电力系统中通信运维及检修问题

2022-04-01钱建平

数字通信世界 2022年3期

钱建平

（泰州供电公司，江苏泰州 215300）

电力系统主要使用光纤技术来实现主干线路的电力通信，电源为关信号的产生和传输提供必要的能量，电源在长期的使用过程中会逐渐产生一些故障，如温度过高、短路、绝缘失效等。光缆会因为老化、人为破坏或者自然损坏等阻断通信。研究电力通信的故障运维及检修策略具有重要意义。

1 电力系统常见通信故障

1.1 电源故障

电源作为电力通信系统运行的必备条件，在使用过程中会出现一定频率的故障因素，常见如下：①整流模块故障。环境温湿度高、长期运行导致的元件老化或者损坏是直接影响整流模块正常工作的因素。②温度异常告警。通信电源中包括高低压供配电设备、油机发电机组、UPS等，设备本身在运行时就会发热，由于其中安装配置的电子元器件数量众多，高温或者低温都可能导致电源故障。③高频开关电源电压失效。这种故障因素会造成主干通信网络失压，一般在主干网失压的情况下必须排查高频开关电源是否存在异常，报警信号会给出一定的提示，常见的问题是进线交流接触器没有接触上、电路板上的插空件松动等。④蓄电池异常。蓄电池是为了保障通信系统电源供应的可靠性，电池组本身损坏、绝缘层失效、短路等都是常见的故障，尤其是短路，瞬时电流非常大，有时候甚至会引发严重的安全事故，如火灾、爆炸[1]。

1.2 通信光缆故障

国内的电力通信主要采用光纤技术，配合使用移动通信、电力线载波通信技术。光纤占据主导地位，围绕光纤的故障运维是系统管理的重点。①光缆断开。电力通信光缆主要采用架空的方式来敷设，也有直埋方式。工程建设活动中的动土作业以及车辆剐蹭等会造成通信光缆断裂，信号无法传递。②光缆故障。光缆中包括多条管束，同时每一个管束中又包含一定数量的光纤，个别光纤的中断或者个别通信管束的中断也存在可能。③环境因素。大风、雷击、鸟啄等自然环境因素会破坏通信光缆的完整性，有时候直接断裂，有时候是光缆打折，信号不能通过。表1分析了几种典型通信光缆故障的主要成因[2]。④人为因素造成的通信中断。工程技术人员在安装、维护以及检修过程中操作不当而引发通信设施和线路的损坏，常见的包括光纤被划伤、错误切断或者拆除正在使用的光缆，还有些是安装通信光缆出现了错误，如弯曲半径过小。因此，在日常检修和维护中要事先掌握各条线路的走向、作用、编号以及功能，了解其运行现状。

表1 电力通信光缆常见故障及成因分析

2 电力通信故障运维及检修策略

2.1 电源故障运维及检修策略

（1）交流电运维及检修。①输入电源异常。交流电源为三相，缺相时必然会造成运行异常，因此要优先检查是否存在缺相。如果没有，故障概率比较高的还包括交流变送器，检测工具为万用表，主要是检查其电压。当检测出变送器出现故障后，可先将与其连接的端子并联到其他正常的变送器上，直到故障被排除。②防雷击装置故障检修措施。该装置具有故障提示的功能，正常运行时为绿色，异常情况下为红色，系统构成要件分为4部分，相互之间独立运行，故障也是单独显示的。③交流接触器不能有效吸合。这一装置具有切换电源系统的功能，检测其故障因素时主要使用到万用表[3]。

（2）直流电运维及检修。①直流断路器故障检修策略。当电源系统出现过电流的情况时，用电设备的安全性将受到非常严重的威胁，直流断路器在检测到过电流的情况时可直接切断线路，中断电流。因此，直流断路器在系统电流值正常的情况下始终处在完整闭合的状态，如果在故障情况下不能正常断开，系统安全性无法保障，这时直接将故障断路器更换掉即可。②系统不能正常显示直流输出电流。故障情况分类两类，一种是显示值不准确，和实际测量结果存在一定程度的偏差，最终导致显示电流不可信，第二种情况是显示值忽大忽小，不稳定。如果是显示值不准确，那么只需将斜率调整为正确的情况，分流器检测线路连接不规范或者部分线路松动是造成第二种故障的主要因素，重新检查并连接。③直流断路设备不能正常告警。断路器是直流电源系统中非常重要的保护装置，为了提升断路器的可靠性，防止其在电流异常情况下无法触发，系统中还专门设置了警告装置，如果其无法正常告警，需逐一排查线路和元器件。

（3）整流器运维及检修。①整流器温度异常。整流器中设置有专门由于降温的风冷系统，主要结构为风扇，温度异常时先去检查风扇工作状态。如果没有异常，再去检查整流器中的线路是否存在短路之类的问题。②整流器不能正常显示。交流器可能存在问题，检查其熔丝是否正常工作，观察交流输入情况[4]，如果并未发现问题，则检测整流器的线路，仍然无法解决问题则直接更换。

2.2 通信光缆故障运维及检修策略

（1）光缆故障维修的侧重点。电力通信光缆系统的故障类型具有多样化的特点，并且每一种故障因素所造成的影响也各不相同，处理时要形成侧重点，整体上把握的原则是先抢通、后修复。表2中总结了不同故障类型下的处理侧重点。先抢通的思路是利用备用的通信光缆、临时敷设通信光缆或者先使用既有的通信光缆，完成通信功能，不要影响到正常的生产和生活，然后再这一基础之上，根据现场的实际条件，采用架空敷设或者地埋敷设法，将通信光缆安装设置到位。在日常管理中要格外关注动土作业、吊装作业以及地下管线施工作业。例如，在建筑施工中经常要在地面开挖基坑，这样就可能破坏埋设在地下的通信光缆，有些架设在空中的通信光缆则会受到起重作业的威胁。在地下管线施工中还会使用到无开挖技术，但是钻进的过程中也可能破坏通信设施。因此，在日常维护管理中要加强对既有通信设施的保护，工程施工活动必须加强前期勘察活动，掌握通信设施的分布情况，作业时采用作业票管理制度。

表2 电力通信光缆故障分类处理侧重点

（2）定位故障。电力通信光缆的长度比较大，当其发生故障之后，要先准确定位出具体位置，在过去经常采用人工和信息化相结合的方式来定位故障点，现阶段智能电网的建设速度在不断推进，利用无人机和人工智能等技术了有效缩短电力通信线路的故障定位时间，一般可在数小时之内实现目标。现阶段要检测通信光缆的故障，主要使用光辐射反向检测仪（OTDR），利用OTDR来检测光纤故障时，可从出以下方面分析接线盒内断纤和信号衰减的原因：①熔纤盘上的光纤发生了松动，进而造成其脱落，也有可能是光纤盘上的螺丝安装不合理，对光纤造成了严重的挤压，进而导致其损伤。②光纤线路可以完全，因为光信号通过反射、散射等也能实现传播。但是这种弯曲度不能过大，否则信号依然无法传输，熔纤盘内留有一定的余量，如果其弯曲度控制不合理，就会影响信号传输的效果。③光纤端面的制作方法也会作用于信号传输过程，一方面裸光纤的长度不能过大，另一方面热缩保护管的位置要设置合理，裸光纤在安装位置的端部，会受到外力作用，保护管位置靠后，进而导致其信号无法传输。④剥除裸光纤外的涂覆层时，操作不当，导致其受到一定的损害，并且在后续的使用中，损害不断扩大，造成信号衰减。

（3）抢修准备。电力通信线路的故障抢修是一项非常紧急的任务，必须在最短的时间内恢复通信功能，否则将严重影响电网系统的正常运行，相关抢修工作班组在接收到任务需求之后应该及时组织好各种抢修机械、设备以及工具，待故障位置定位出来之后，立刻组织人员前往现场处理。

（4）线路抢修。光纤线路的抢修应该按照先恢复通信功能、再修复故障线路的原则来开展，一般在管理中会设计专门的应急预案，当通信功能出现故障之后，由替代方案完成临时通信。通常光缆受损之后采用直接更换的方式来处理，无论是完全阻断还是部分阻断。在实施潜修的过程中要注意采取正确的策略，重点是突出抢修的效率，同时又要从用户的角度出发，先突出重点线路，再去考虑边缘线路。光纤线路较长，抢修时要完成熔纤，所以，先完成本端的故障修复，然后再去处理对端的安装。用户的网络系统还分为内网和外网，在抢修作业中可优先处理内网的故障，然后再去处理外网。因为大部分用户设置内网的目的就是为了提升系统的安全性，因而内网通常用于为关键设备提供通信服务。

（5）恢复业务功能。受损光缆恢复正常运行之后要由专业技术人员检测和调试原本的通信功能是否完全恢复，测试工作由机房发起，测试过程中要记录下具体的结果，不得出现任何降低标准的现象。如果某些指标不正常，必须将其调试到位。企事业单位的网络通信线路大多非常复杂，尤其是各个分支线路，与其连接的设备也非常多，在修复故障通信线路之后，要逐一检查各个分支线路上的设备是否正常运行，尤其要关注和业务管理密切相关的服务器、数据库、终端设备。随着物联网技术的全面普及，网络通信功能不仅仅局限在为计算机、打印机等设备提供通信，智能电力系统中的信号采集设备、信号传输功能都要依靠网络通信设施，因而在通信故障修复之后要系统性地排查各类设备的运行情况，及时发现未修复的线路。

（6）抢修完成的后续工作。现场抢修结束之后将工具、设备、废弃的光缆线路等全部回收和整理起来，光缆测试过程中记录下所有的关联数据，填写抢修记录，上报管理部门。

3 电力系统故障检修案例

电力通信光缆在城市和乡村等大片区域中均有部署，光缆线路除了老化之外，影响最大的故障因素就是认为和自然损坏。常见的问题如洪水、山体塌方、火灾等。光缆在这些严酷条件下很容易出现中段。例如，国内某城市一座110 kV变电站的电缆沟意外发生火灾，导致敷设在其中的电力通信光缆全部烧毁，电力通信功能中断。电力通信企业在确认故障位置之后立即组织抢修。由于光缆全部烧毁，走向和位置难以确定，为抢修工作带来了极大的难度。抢修人员最终根据残存的光缆确定出其走向和连接的站点，芯数也从残存光缆中反映出来。由此可见，在遭受人为或者自然灾害的情况下，光缆敷设现场可能会非常混乱，原本的安装情况不易确定，鉴于此，用该建立和完善光缆安装线路的信息化管理平台，借此来存储光缆线路的数据，为紧急情况下的抢修工作提供可靠的依据。