胡一凡，劉智強(qiáng)，張奉祥
（1.31401 部隊(duì)140 分隊(duì)，遼寧 錦州 121000；2.31604 部隊(duì)，江蘇 無(wú)錫 214000）
0 引 言
國(guó)家電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)張，推動(dòng)國(guó)家通信科技的進(jìn)步，促進(jìn)國(guó)家電力通信產(chǎn)業(yè)的繁榮。但在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，電力通信電源設(shè)備經(jīng)常會(huì)發(fā)生各種失效，降低電流通信的可靠性。因此，需要有關(guān)部門主動(dòng)探索相應(yīng)的對(duì)策，以便有效地進(jìn)行處理。
1 電力通信電源概述
1.1 電力通信電源概念
電力通信電源是電網(wǎng)運(yùn)行的關(guān)鍵支柱，由交流供電系統(tǒng)、直流供電系統(tǒng)構(gòu)成。而交流供電系統(tǒng)可以進(jìn)一步劃分為交流配電屏、交流不間斷電源（Uninterruptible Power Supply，UPS）系統(tǒng)。交流配電屏的作用是連接電源、變壓器、換流設(shè)備及其他負(fù)荷，監(jiān)測(cè)供電系統(tǒng)，并提供相應(yīng)的保護(hù)；交流UPS 是一種功率控制設(shè)備，由各種不同的電流通路構(gòu)成，可以按照具體的環(huán)境來(lái)進(jìn)行傳輸。直流供電系統(tǒng)包括高頻開(kāi)關(guān)電源（見(jiàn)圖1）、蓄電池組、直流配電設(shè)備以及監(jiān)測(cè)裝置，基本作用是按照切換控制的方式進(jìn)行電力輸出，并對(duì)電力的輸出進(jìn)行控制[1]。
圖1 高頻開(kāi)關(guān)電源工作原理
1.2 電力通信電源組成
電力通信電源由基礎(chǔ)電源、引入電源、不間斷電源及變換器電源等4 個(gè)部分構(gòu)成，各部分之間相互獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián)，各部分的運(yùn)行狀態(tài)與系統(tǒng)的工作狀況有著密切的聯(lián)系。其中一個(gè)部分出現(xiàn)問(wèn)題，就會(huì)造成不同的影響，相關(guān)技術(shù)人員需要根據(jù)各部件的特性，進(jìn)行檢修，并根據(jù)可能發(fā)生的問(wèn)題采取相應(yīng)的對(duì)策，了解裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，降低安全風(fēng)險(xiǎn)。
2 電力通信網(wǎng)中電力通信電源常見(jiàn)故障
2.1 蓄電池故障
電力通信網(wǎng)絡(luò)中，電池失效是最易出現(xiàn)的一種故障形式，會(huì)導(dǎo)致電力通信電源設(shè)備出現(xiàn)某種程度的阻塞或通信中斷。目前的電力通信電源系統(tǒng)大部分以單側(cè)的方式進(jìn)行供電，造成電池電量短缺，導(dǎo)致通信中斷。另外，蓄電池的內(nèi)部發(fā)生一些不正常的現(xiàn)象時(shí)，會(huì)引起電池爆裂等問(wèn)題，導(dǎo)致電池的內(nèi)部發(fā)生短路，造成線路故障，損壞線路上的絕緣體。另外，儲(chǔ)藏架一般與地面相連，如果電池被短路，就會(huì)對(duì)地放電，電池電線迅速升溫，引發(fā)火災(zāi)[2]。
2.2 高頻開(kāi)關(guān)電源故障
在高頻開(kāi)關(guān)功率裝置中，交流電（Alternating Current，AC）接觸器發(fā)生故障的情況較少見(jiàn)。當(dāng)出現(xiàn)AC 接觸器故障時(shí)，會(huì)導(dǎo)致AC 輸入不能切換或吸和不到位，使高頻開(kāi)關(guān)電源整流模塊失去電。裝置電源由電池群提供，長(zhǎng)期的交流失電會(huì)造成電池負(fù)荷較大。
3 電力通信電源設(shè)備技術(shù)故障排除方法
3.1 外觀觀察法
針對(duì)電力通信電源設(shè)備的技術(shù)性故障，可將其外表觀察方法分成2 種，即不接電觀察和接電觀察。不接電量觀測(cè)方法是指全方位地檢查裝置插件接觸狀況、短路狀況、熔絲熔斷狀況及變焦變色情況，并分析儀器中的元件情況，確定其沒(méi)有任何問(wèn)題后，才能進(jìn)行通電觀測(cè)。在觀測(cè)期間，主要檢查裝置是否出現(xiàn)不正常的聲音，有沒(méi)有點(diǎn)火現(xiàn)象。檢測(cè)時(shí)可通過(guò)輕敲儀器外殼，觀察內(nèi)部零件有無(wú)接觸不良現(xiàn)象。另外，可以通過(guò)觸摸元件來(lái)確定元件是否出現(xiàn)過(guò)熱的情況[3]。
3.2 設(shè)備測(cè)量法
借助各種測(cè)試手段，診斷電力通信電源設(shè)備故障，并分析故障產(chǎn)生的原因和影響，提出相應(yīng)的對(duì)策。一般包括電壓測(cè)量、電阻測(cè)量、電流測(cè)量等方法。電壓測(cè)量法是使用測(cè)量設(shè)備測(cè)量通信設(shè)備元器件工作電壓，對(duì)比正常工作狀態(tài)下電壓值，查明故障部件；電阻測(cè)量是使用測(cè)量設(shè)備測(cè)量元器件電阻或?qū)Φ仉娮�，能夠查明通信設(shè)備短路和開(kāi)路等故障；電流檢測(cè)法是將電流表和通信設(shè)備串聯(lián)，從而檢測(cè)設(shè)備工作電流。
在使用各種儀器進(jìn)行測(cè)試時(shí)，要特別關(guān)注以下3個(gè)方面：一是要重視串點(diǎn)、串線問(wèn)題，若電力通信電源設(shè)備發(fā)生故障，則有可能會(huì)造成絕緣的破壞，從而出現(xiàn)造成高壓串點(diǎn)、串線等現(xiàn)象；二是要保證檢測(cè)線路的絕緣狀況；三是測(cè)試階段使用單手法進(jìn)行測(cè)試，避免2 只手同時(shí)與帶電的結(jié)構(gòu)接觸，從而對(duì)人體造成危害。
3.3 時(shí)間序列診斷法
采用基于時(shí)序數(shù)據(jù)的故障診斷技術(shù)診斷電力通信電源設(shè)備的故障。時(shí)間序列診斷法的原理是指利用觀測(cè)數(shù)據(jù)建立時(shí)序模型，借助模型分析通信系統(tǒng)整體運(yùn)行情況，利用時(shí)序模型收集通信設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)參數(shù)輸入模型，輔助故障判斷，確保所得到的參數(shù)與裝備的工作狀態(tài)之間存在著一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，幫助工作人員開(kāi)展通信設(shè)備故障診斷工作[4]。
從數(shù)理角度來(lái)看，可以將無(wú)法用數(shù)值來(lái)表達(dá)的信息假定為一種形態(tài)，借由辨識(shí)模式來(lái)協(xié)助系統(tǒng)剖析，歸類需要偵測(cè)的狀態(tài)，再由時(shí)間序列來(lái)判斷電力通信電源設(shè)備是否存在故障。在探測(cè)過(guò)程中，應(yīng)注重對(duì)特征信息的選取、構(gòu)成模態(tài)矢量、構(gòu)建鑒別函數(shù)等方面的研究，并構(gòu)建一個(gè)模式識(shí)別體系。針對(duì)通信系統(tǒng)的特點(diǎn)，選取理想的特性，進(jìn)行特征信息的處理，構(gòu)建鑒別功能的特征信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的辨識(shí)。
3.4 定性推斷法
定性推理是利用定性約束表示系統(tǒng)知識(shí)，針對(duì)通信系統(tǒng)運(yùn)行設(shè)備信息，選擇定性推理方式，給予系統(tǒng)運(yùn)行定性描述、定性解釋等。首先，驗(yàn)證定性的診斷模式；其次，采用質(zhì)的推斷方式；再次，進(jìn)行質(zhì)的模擬和研究；最后，運(yùn)用象征圖像進(jìn)行故障診斷。有關(guān)專家只需利用少量的故障信息就可以進(jìn)行故障推斷。一般情況下，當(dāng)電力通信電源設(shè)備失效時(shí)，系統(tǒng)的狀態(tài)會(huì)隨之變化。因此，在診斷過(guò)程中，檢修人員可以分析狀態(tài)量變化，如果狀態(tài)量增加，標(biāo)記為“+”；如果變量值減少，可標(biāo)記為“-”；如果狀態(tài)量不變，標(biāo)記為0。定性推理法不僅能迅速地完成對(duì)該裝置的故障檢測(cè)，還能得到較好的診斷結(jié)果[5]。
3.5 插拔檢測(cè)法
采用插件插接或插件拔接的方法查找電力通信電源設(shè)備出現(xiàn)的問(wèn)題，不僅操作簡(jiǎn)便，而且效果較好，能很快地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在。測(cè)試人員將故障設(shè)備和連接設(shè)備的所有線路都斷開(kāi)，然后關(guān)閉設(shè)備的電源，如果故障狀態(tài)消失，則檢查連接的設(shè)備或連接線是否存在插件相碰、短接和碰線等原因引起的短路現(xiàn)象。如果存在上述故障，要迅速采取相應(yīng)的解決措施，并全面檢修故障設(shè)備。在探測(cè)過(guò)程中，重點(diǎn)檢查所有插件板，并觀察有無(wú)短路、相碰等故障。在檢驗(yàn)過(guò)程中，主要是檢測(cè)全部的插件板有無(wú)出現(xiàn)短路、相碰等故障，用打開(kāi)和關(guān)閉的方式來(lái)確定插件板的故障部位，找到插件板的故障的根源后，根據(jù)故障的表現(xiàn)和性質(zhì)，分析電子元器件受損情況，并提出可靠的維修策略。
4 電力通信電源維護(hù)策略
電力通信電源是電力通信系統(tǒng)中保障通信網(wǎng)絡(luò)安全可靠運(yùn)轉(zhuǎn)的核心器件。工作人員要科學(xué)地維修與管理電力通信電源，歸納和分析常見(jiàn)的故障，并制訂一套科學(xué)的解決方案，促進(jìn)防范與處置工作的開(kāi)展。
4.1 改良運(yùn)行條件和環(huán)境
在電力通信電源的運(yùn)轉(zhuǎn)中，電力通信電源設(shè)備會(huì)受外部的影響。如果溫度、濕度等方面存在一些不合理的地方，或是與電力通信電源設(shè)備要求的工作環(huán)境有較大的出入，那么電力通信系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。因此，在電力通信系統(tǒng)的工作中，要按照現(xiàn)場(chǎng)的規(guī)模和設(shè)備工作需求溫度來(lái)調(diào)整房間的溫度。同時(shí)，在平時(shí)的管理中，需要有專門人員清掃電力通信電源設(shè)備的表面，特別是墻角的灰塵，減少主機(jī)的運(yùn)行負(fù)擔(dān)。另外，使用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)供電系統(tǒng)的工作狀況，并周期性地升級(jí)改造一些高負(fù)荷的通信供電。
4.2 做好電力通信電源系統(tǒng)的日常監(jiān)控
第一，要重視電力通信電源設(shè)備的工作條件。電力通信電源的工作狀態(tài)與工作環(huán)境有著密切的聯(lián)系，因此要密切關(guān)注電力通信電源周邊的工作環(huán)境，如機(jī)房?jī)?nèi)的溫度、濕度、整潔度等，如果工作環(huán)境達(dá)不到電力通信電源的工作需求，就要采取措施進(jìn)行處理。
第二，每天監(jiān)測(cè)通信用電。對(duì)通信電力進(jìn)行24 h 不間斷的例行監(jiān)測(cè)，并針對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題，提出相應(yīng)的預(yù)警措施。
第三，要做好通信電力報(bào)警信號(hào)的傳輸工作。隨著科技的飛速發(fā)展，環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的智能程度也在不斷地提升。環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠按照預(yù)定的順序向電力調(diào)度站發(fā)送報(bào)警信息，同時(shí)將報(bào)警信息傳送到有關(guān)的工作人員，及時(shí)處理通信電力有關(guān)的問(wèn)題。
第四，電力公司對(duì)測(cè)試人員進(jìn)行常規(guī)的訓(xùn)練，并建立完整的測(cè)試程序，測(cè)試人員在測(cè)試過(guò)程中要做好保護(hù)措施，防止出現(xiàn)任何的安全問(wèn)題。另外，電力公司的管理者要不定期地對(duì)測(cè)試人員的工作狀況進(jìn)行隨機(jī)抽查，主要測(cè)試流程是否規(guī)范，檢測(cè)故障是否能夠得到及時(shí)的解決。
4.3 構(gòu)建健全溫控機(jī)制
電力通信電源失效的重要原因是溫度不正常。因此，電力公司的有關(guān)人員需要建設(shè)溫度控制體系，全面監(jiān)測(cè)整個(gè)電網(wǎng)的溫度，降低失效帶來(lái)的不利影響。在電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)環(huán)節(jié)上，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各個(gè)環(huán)節(jié)的溫度變化，并對(duì)其產(chǎn)生的影響進(jìn)行深入剖析，進(jìn)而調(diào)控電網(wǎng)的溫度，保證電網(wǎng)的有關(guān)裝置及通信用電工作的良好工作環(huán)境。
4.4 提高電源設(shè)備安全性
電力通信電源設(shè)備涉及的電子元件較多且應(yīng)用在電力工程中，對(duì)電力通信電源設(shè)備的避雷性能提出了更高的要求。因此，電力通信電源設(shè)備上加裝防雷裝置，并采取多層次的綜合防護(hù)，提高供電裝置的安全性與可靠性。直擊雷、感應(yīng)雷通過(guò)電力線路輸入切換電源時(shí)，雷電的高電壓和強(qiáng)電流會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)電流，即雷沖擊電流，具有極大的幅值和短暫的持續(xù)時(shí)間，對(duì)電力系統(tǒng)和設(shè)備的破壞性巨大。為預(yù)防和減少電涌對(duì)開(kāi)關(guān)電源造成的危害，可以采用在地線上加阻抗過(guò)沖電流或向地線傳輸?shù)姆椒�，使其免受沖擊。
一次側(cè)整流回路中裝有大容量的濾波電容器，啟動(dòng)時(shí)，整流器會(huì)對(duì)大電容器進(jìn)行充電，從而使整流器瞬時(shí)值超出設(shè)定范圍。為降低啟動(dòng)時(shí)的限流（過(guò)流），一般在開(kāi)關(guān)電源中配備防沖回路。晶閘管啟動(dòng)限流保護(hù)如圖2 所示，啟動(dòng)時(shí)，切換功率變壓器的線圈3 和線圈4 的電壓是0 V，VD6 截止，充電電流路徑如下：AC 220 V →VD1-4 正極→大電容C1→地→R2→VD1-4 負(fù)極。由于R2有阻礙大電流作用，所以可以有效地抑制啟動(dòng)過(guò)電壓。
圖2 晶閘管啟動(dòng)限流保護(hù)
5 結(jié) 論
隨著電網(wǎng)的不斷擴(kuò)張，通信電源設(shè)備已經(jīng)成為電網(wǎng)的主要組成部分，如果電力通信電源出現(xiàn)問(wèn)題，則可能造成整個(gè)電網(wǎng)癱瘓，給人們的生產(chǎn)和社會(huì)的發(fā)展造成了很大的危害。因此，文章分析電力通信電源設(shè)備技術(shù)故障排除方法，提出電力通信電源維護(hù)策略，制定相應(yīng)的措施，保障電力通信網(wǎng)中的電力通信電源的安全。
