变电站通信设备220 V直流电源研究

程振凯，刘 莉

（国网安徽省电力公司马鞍山供电公司，安徽 马鞍山 243000）

变电站通信设备220 V直流电源研究

程振凯，刘 莉

（国网安徽省电力公司马鞍山供电公司，安徽 马鞍山 243000）

针对我国电力系统的通信行业普遍采用直流-48 V电源，存在运维成本增加、电流较大、对电缆要求高等问题，现提出通信设备采用220 V直流电源，采用变电站提供的统一直流电源，确保电源更可靠，同时节省投资，减少通信专业的运维工作量，降低对电源电缆的要求。

变电站；通信电源；直流

1 变电站通信电源现状及存在问题

电力系统通信设备通常采用-48 V直流电源，与变电站提供的220 V直流电源不一致，需要独立设计，并配置相应的电池组。

通信电源系统主要由交流配电单元、整流模块、蓄电池、直流配电单元、电池管理单元、绝缘监测单元及监控模块组成。正常工作时，整流模块将交流配电源输出的380/220 V交流电源转换成-48 V直流电源，经直流配电单元给通讯设备供电，同时也给蓄电池充电。当交流电源输入发生故障时，由蓄电池给通讯设备提供直流电源输入。当通信设备较少时，则无直流分配单元。对于110 kV及以下非重要变电站通信节点，整流设备直接采用AC/ DC电源变换装置，不配置蓄电池组，常规变电站的直流电源系统如图1所示。

目前，变电站存在如下几个问题。

(1) 增加电源设备投资，需增加相应安装空间。

(2) 增加通信系统运维量，同时因通信人员缺乏电源设备知识，对通信电源运维力不从心，存在电源运维不到位影响通信系统可靠运行的隐患。

(3) -48 V直流电源是通信系统特有的，增加设备种类，备品备件种类增多。

(4) 随着电网各类业务需求的增大，大容量的通信设备也应运而生，随之而来的就是负载电流的大大提高；由于通信设备电压低，电流较大，电缆上的压降较高，对电缆要求较高，同时对电池与设备的距离有较高的要求。

(5) 对于110 kV及以下非重要变电站通信节点，由于不配置蓄电池组，运行可靠性较低。

图1 常规变电站的直流电源系统

目前，电力系统新建智能变电站通信电源均采用一体化通信电源设备，替换通信专用整流设备，改用DC/DC直流电源变换设备，不需要为通信设备单独配置蓄电池组，智能变电站的直流电源系统如图2所示。

图2 智能变电站的直流电源系统

该方案一定程度上解决了上述问题，但仍然存在以下情况。

(1) 适用在220 kV及以下通信站使用，不满足在500 kV及以上变电站设置独立的通信电源系统的要求。

(2) 增加DC/DC变换器时，还需要增加相应屏位。

(3) 没有解决由于电压低导致的电流较大、电缆上的压降较高等问题。

(4) 增加通信电源设备投资。

2 新建方案

220 V直流电源设备是保证电网安全、断路器分合闸操作和继电保护设备可靠运行的独立电源，不受其他电源的影响，具有安全、稳定、可靠的优势，是每个变电站的标准配置。建议将通信设备-48 V电源模块更换为直流220 V电源模块，直接采用变电站已有直流220 V电源系统，即不再建设通信设备专用电源系统，如图3所示。

新建变电站直流电源系统具有以下几个优点。

(1) 共用变电站直流电源设备，电源更可靠，同时减少了设备投资和相应的安装空间。

(2) 减少了通信人员的运维量，使通信人员更加关注于通信设备的运维。

(3) 减少了设备种类，增加了备品备件种类。

(4) 提高了设备电压，电流降低，电缆上的压降降低，对电缆要求降低，同时降低了电源与设备间的距离要求。

图3 采用220 V电源的变电站直流电源系统

从目前来看，采用直流220 V电源模块的网络通信设备比较多，如D-link网络交换机、路由器，现代通信大量使用的EPON设备已支持高压直流供电。

2009年12月，工信部推出了通信技术准标《通信用240 V直流供电系统技术要求》，制定了通信用直流供电系统技术规范，对通信直流供电系统明确了技术要求。中国电信、中国移动、中国联通等各大移动运营商都在大力推广高压直流供电系统，其中江苏电信已全面采用高压直流供电系统。

虽然各运营商大力推广高压直流供电系统取代传统的交流UPS，以解决UPS可靠性差、转换效率低、输入电流谐波大等问题，但也侧面证明了高压直流供电系统是大势所趋。

从某电网公司实际情况来看，该电网公司拥有500 kV变电站1座，220 kV变电站15座，110 kV变电站34座，35 kV变电站33座，所有通信设备均采用48 V电源，其电源设备配置如表1所示。

若将通信设备全部改为直流220 V电源模块，按电源模块每只0.3万元测算，每变电站按4台通信设备，每台通信设备配置2块电源模块计算，则每变电站需：0.3×4×2=2.4万元。

表1 通信电源设备统计表

对于新建智能变电站，由于直流-48 V电源模块与直流220 V电源模块价格差别不大，不增加通信设备投资费用。对于常规变电站通信电源设计，220 kV变每站可节省投资20万元，110 kV变每站可节省投资4万元，35 kV变每站可节省投资2万元；对于智能变电站一体化电源设计，则220 kV变每站可节省投资10万元，110 kV、35 kV变每站可节省投资5万元。

电网企业每年新投运上百座变电站，直接经济效益非常可观。同时，减少了通信系统运维量，提高了110 kV及以下非重要变电站通信节点通信设备电源保障能力。

3 实现途径

现在变电站内采用-48 V直流电源的通信设备种业较多，包括SDH，PDH，PCM，EPON，OTN、网络交换机、路由器、光放、调度交换机等设备，涉及厂家众多，包括华为、中兴、烽火、广哈等，且数量较大，因此实现变电站内通信设备采用直流220V电源是一个循环渐进的过程。

(1) 由国家电网组织技术人员制定相应技术规范，作为电网企业的强制标准，并修改变电站典型设计。

(2) 新建变电站的通信设备电源直接采用直流220 V。

(3) 老旧变电站的通信设备老化进行更换时，新换通信设备应直接采用直流220 V；通信专用-48V电源老化需更换时，应强制退役通信电源，将通信设备电源模块改为直流220 V供电。

(4) 建议非变电站的通信机房继续使用-48 V供电；对于供电公司核心通信机房，要结合交流IT设备电源由交流改为直流，单独建立直流220 V电源系统后，通信设备根据运行情况逐步改为直流220 V供电。

4 结束语

变电站内通信设备采用直流220 V电源供电是一个循序渐进的过程，需要电网企业主管部门明确技术路线以积极推进。由于设备种类多且涉及众多知名通信厂商，其需求量不是很大，通信设备生产商生产直流220 V电源模块积极性不高，如果仅靠某个地市公司进行推动，将难以实现预期效果。

2014-09-30。

程振凯(1966-)，男，高级工程师，主要从事信息化、通信技术应用和运行维护工作，email：15905552390@139.com。

刘 莉(1976-)，女，高级工程师，主要从事通信技术应用和运行维护工作。