电力系统通信电源及应急预案研究

张希瑞

（国网江苏省电力有限公司东海县供电分公司，江苏 连云港 222300）

0 引 言

随着现代社会的不断发展，电力系统成为支撑国民经济和社会生活的重要基石。作为电力系统中的关键组成部分，通信电源负责为各类通信设备提供稳定、不间断的电力供应。然而，由于自然环境、设备老化、人为操作等多种因素的影响，通信电源面临着诸多潜在的安全风险。一旦通信电源发生故障，不仅会影响电力系统的正常通信，还可能引发连锁反应，导致更广泛的电力供应问题。因此，对电力系统通信电源进行深入研究，并制定相应的应急预案，对于提升电力系统的整体安全性和稳定性具有重要意义。

1 通信电源技术的发展及方向

随着信息技术的飞速发展和全球通信网络的不断扩张，通信电源技术作为支撑整个通信系统的关键基础设施，其重要性日益凸显。传统的通信电源技术主要依赖于线性电源和开关电源，但随着能源危机和环保意识的增强，高效、绿色、智能的电源技术成为新的发展趋势。未来，随着新材料、新工艺的不断涌现和成本降低，通信电源技术将继续向更高效、更环保、更可靠的方向发展，同时会出现许多全新的故障问题，需要结合具体的运行情况展开综合性分析。

2 电力系统通信电源故障处理方式分析

随着科技的不断发展，电力通信电源领域也涌现出许多新技术，这些新技术的应用不仅提高电源设备的性能，还可以有力保障电力系统的稳定运行。

在电力系统中，通信电源的可靠性对于维持整个通信网络的稳定运行至关重要。设备老化是导致通信电源故障的主要因素之一，在电力系统中，许多通信电源设备运行超过10 年，部分设备的元器件已经接近或超过其设计寿命。在此基础上，高频开关整流器作为一种新型的电源设备，得到广泛应用，其工作原理如图1 所示。相较于传统的元器件，这一设备具有高效率、小体积、轻重量等优点。在某电力通信系统中，一个使用12 年的通信电源设备突然失效，导致整个通信网络中断。考虑该电源设备老化严重，效率低下，无法满足日益增长的通信需求，决定采用高频开关整流器进行替换。替换后，电源设备的效率提高30%，体积和质量分别减小50%和40%，大大节省空间和成本。同时，高频开关整流器的模块化设计也使得维护和更换更加方便快捷。

图1 高频开关整流器的工作原理

自然灾害是导致通信电源故障的另一个重要原因，常见的自然灾害包括雷电、暴雨、地震等。在某次雷电暴雨天气中，一通信基站的电源设备被雷电击中，电源模块损坏，后续调查中发现该基站的避雷装置存在设计缺陷，无法有效引导雷电流入地，最终导致雷电流窜入电源设备内部。为避免类似事故的再次发生，电力系统对所有的通信基站都加装防雷保护装置，并对防雷接地系统进行优化。加装防雷保护装置后，通信基站在雷电天气中的安全性得到显著提升，未再发生因雷击导致的电源设备损坏事故[1]。

除了上述的误操作、恶意破坏和施工不当等问题，通信电源故障还可能源于设计缺陷和生产质量问题。在某大型电力通信网络中，由于电源设备数量众多，功率因数较低，导致电网谐波污染严重，影响电力系统的稳定运行。通过引入功率因数校正技术，电源设备的功率因数提高到0.95 以上，电网谐波污染减少80%，有效保障电力系统的稳定运行。由此可见，功率因数校正技术是一种高效、实用的解决方案，对于提高电源设备效率和减少电网谐波污染具有显著效果[2]。

3 通信电源系统的故障案例分析

通信电源系统作为现代通信网络的核心，其技术复杂性和精度要求极高。各个组件如交流配电单元、整流模块和直流配电系统等，均涉及大量的电气和电子技术。基于前文分析可知，可以借助全新的技术手段、通信设备，降低故障发生概率，但在面对系统故障的过程中，还需要重视众多细节。

3.1 交流配电单元故障

交流配电单元是通信电源系统的重要组成部分，负责将交流电源分配给各个整流模块。一旦交流配电单元发生故障，将直接影响整流模块的正常工作，进而导致通信电源系统供电中断。某大型数据中心的交流配电单元突然失效，导致整个数据中心短时失电。经检查，交流配电单元的输入端三相电压不平衡，波动范围超过±10%，且谐波含量超过5%。根据该数据中心提供的数据信息和设计图纸，交流配电单元设计时，中心通交流配电单元中设计的输入电压范围在±5%以内，且谐波含量不超过3%。而此次故障中出现了明显的三相电压不平衡和谐波含量超标问题，经过初步分析判断，可能是上游电网质量下降或附近有大功率非线性负载导致。为交流配电单元加装三相平衡装置和谐波滤波器，以稳定输入电压并减少谐波干扰，同时与上游电网供应商协调，改善供电质量[3]。

3.2 整流部分故障

整流部分负责将交流电源转换为直流电源供给通信设备使用，如果发生故障可能会危及通信设备的正常供电。某通信基站的整流模块在运行中出现异常，输出电压波动范围超过±5 V，导致基站内部分设备重启。根据该基站的实际情况来看，基站整流模块中采用高效的脉宽调制技术，历史数据显示，输出电压稳定度通常控制在±1 V 以内。此次故障中，输出电压波动范围远超标准值，经检查，发现整流模块中的功率金属氧化物半导体场效应晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET）损坏，导致脉宽调制失常。在更换损坏的功率MOSFET 后，为避免其他隐性故障的存在，全面检查整流模块，确保其脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，PWM）控制电路和其他元件工作正常。此外，加强整流模块的散热设计，以降低其工作温度，延长使用寿命[4]。交流配电单元的工作原理如图2 所示。

图2 交流配电单元的工作原理

3.3 直流配电系统故障

除了整流部分，直流部分如果出现故障，也会波及正常供电。例如，某通信基站的直流配电系统发生短路故障，导致整个基站的通信设备断电。经检查，发现直流配电系统的正极对地短路，短路电流超过1 000 A。此次故障中，短路电流远超过直流配电系统的额定电流，短路可能是电缆绝缘老化或接线端子松动导致。在故障处理中，先切断短路电流，并对直流配电系统进行了全面检查。发现老化的电缆和松动的接线端子后第一时间进行更换。在此基础上，进一步检查和测试直流配电系统的各级保护装置，确保其工作正常[5]。

4 电力系统通信电源的应急预案

通信电源系统的各个组件都涉及大量的电气和电子技术，其稳定性和可靠性对于通信网络的正常运行至关重要。通过上述案例的分析和处理可以看出，加强对通信电源系统的技术管理和维护工作，及时发现并处理潜在的故障隐患，是确保其稳定可靠运行的关键。建立完善的应急预案和故障处理机制，提高故障处理效率和质量，也是保障通信网络正常运行的重要措施。

4.1 应急组织结构与职责

应急预案的首要任务是明确应急组织结构与职责。在通信电源故障发生时，需要有一个清晰、高效的组织结构来指挥和协调各项应急工作。这个组织结构通常包括应急指挥部、现场处置组、技术支持组以及后勤保障组等。应急指挥部负责全面指挥和协调应急工作，制定应急方案，下达应急指令，对外发布信息。现场处置组负责迅速到达故障现场，进行故障排查和处理。技术支持组负责提供技术支持和咨询，协助现场处置组解决技术问题。后勤保障组负责提供应急物资和设备的支持，确保应急工作的顺利进行。以某次通信电源故障为例，当故障发生时，应急指挥部立即启动应急预案，指挥现场处置组迅速到达故障现场。现场处置组在技术支持组的协助下，很快找到故障原因并进行处理。同时，后勤保障组及时提供所需的备件和设备，从而实现故障的快速修复。

4.2 应急响应流程

应急响应流程是应急预案的核心部分，它规定了在通信电源故障发生时，各应急组织应该按照怎样的步骤和顺序进行响应。这个流程通常包括故障报告、应急启动、现场处置、故障修复以及恢复供电等环节。在故障报告环节，发现故障的工作人员应立即向上级报告，并详细描述故障现象和影响范围。应急启动环节是指应急指挥部在接到报告后，立即启动应急预案，组织各应急组织进行响应。现场处置环节是现场处置组在技术支持组的协助下，进行故障排查和处理的过程。故障修复环节是指在找到故障原因后，进行修复或更换损坏的设备。恢复供电环节是指在故障修复后，恢复通信电源的正常供电。以某次通信电源故障为例，故障发生后，发现故障的工作人员立即向上级报告故障情况。应急指挥部接到报告后，立即启动应急预案，组织各应急组织进行响应。现场处置组在技术支持组的协助下，很快找到故障原因并进行修复，及时恢复通信电源的正常供电，整个应急响应流程顺利完成。

4.3 应急资源保障

应急资源保障是应急预案的重要组成部分，它确保在通信电源故障发生时，有足够的资源来支持应急工作的进行。这些资源包括应急物资、应急设备、应急人员等。应急物资是指用于应急处理的各类物资，如备件、工具、材料等。应急设备是指用于应急处理的各类设备，如发电机、移动电源车等。应急人员是指参与应急处理的工作人员，他们需要具备相应的技能和经验。为保障应急工作的顺利进行，应急指挥部提前储备大量的应急物资和设备，并对应急人员进行培训和演练。在故障发生时，这些应急资源和人员迅速投入到应急工作中，为故障的快速修复提供有力的支持。

5 结 论

未来，随着科技的不断进步和电力需求的持续增长，电力系统通信电源的研究和应用将面临更多新的挑战与机遇。因此，需要不断完善应急预案、加强技术创新和持续维护，为电力系统的安全、高效运行提供更加坚实的保障。针对通信电源可能面临的各种风险和挑战，提出一系列切实有效的应急预案，旨在提高电力系统在应对突发情况时的快速反应和有效处置能力。同时，需要认识到技术创新和持续维护在提升通信电源性能中的关键作用。