王威妮 曹暉暉 康宇

摘要：隨著通信產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，相關(guān)供電系統(tǒng)通信設(shè)備運行面臨挑戰(zhàn)，為保證通信線路暢通以及通信設(shè)備的正常、穩(wěn)定、安全運行，應(yīng)積極落實裝置技術(shù)升級，并制定統(tǒng)一的管理標(biāo)準(zhǔn)。本文介紹了一種全新的通信用直流電源分配裝置，分析其研究背景與應(yīng)用功能，圍繞該裝置運行實際情況研究運行原理與關(guān)鍵技術(shù)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、模塊功能、技術(shù)指標(biāo)、系統(tǒng)功能、技術(shù)優(yōu)勢等內(nèi)容，以供參考。

關(guān)鍵詞：通信；通信用直流電源分配裝置；故障

DOI：10.12433/zgkjtz.20240139

近年來，電信網(wǎng)絡(luò)逐漸朝向規(guī)模化、復(fù)雜化的方向發(fā)展，對通信設(shè)備及直流電源分配安全也提出更高需求。傳統(tǒng)通訊電源在分配方式上具有一定弊端，包括供電系統(tǒng)電路穩(wěn)定性較低、各通信設(shè)備電壓允許范圍不一致以及通訊電源分配安全度低等，這不僅會影響通信設(shè)備的使用性能，還會進(jìn)一步增加技術(shù)人員維修排查工作量。因此有必要加強技術(shù)創(chuàng)新，通過通信用直流電源分配單元裝置實現(xiàn)系統(tǒng)運行的監(jiān)控與告警。

一、通信用直流電源分配裝置功能介紹

我國電網(wǎng)建設(shè)正逐漸朝向智能化、信息化發(fā)展，對電力通信也體現(xiàn)出更強的依賴性，隨著電力通信網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的擴大，應(yīng)做好相應(yīng)的設(shè)備維護(hù)工作，確保通信設(shè)備可處于穩(wěn)定的運行狀態(tài)。傳統(tǒng)設(shè)備維護(hù)以人工維護(hù)模式為主，這一模式易受到外界因素影響，導(dǎo)致工作效率與質(zhì)量不高，難以滿足當(dāng)前的設(shè)備維護(hù)需求。面對降低人力成本、無塵化、節(jié)能減排等方面要求，通信設(shè)備維護(hù)應(yīng)順應(yīng)去人力化發(fā)展趨勢，加強高質(zhì)量、高可靠性產(chǎn)品應(yīng)用，實現(xiàn)自動化管理水品的提升。特別是對于電源分配單元而言，作為通信設(shè)備的重要組成部分，其在電網(wǎng)運行期間發(fā)揮著關(guān)鍵作用。然而，電源分配單元大多只具備單一的電源輸出功能，部分可以實現(xiàn)電流過載保護(hù)，現(xiàn)有的機房內(nèi)直流配電柜針對帶電設(shè)備運行總負(fù)荷進(jìn)行監(jiān)測，難以對單個設(shè)備的運行負(fù)荷寄及用電狀態(tài)加以分析。

對此，可以加強對新型通信用直流電源分配裝置的研究，將其應(yīng)用于通信配電領(lǐng)域，實現(xiàn)對直流電源分配系統(tǒng)運行的在線監(jiān)測，一旦出現(xiàn)配電故障系統(tǒng)，可及時發(fā)出告警提示技術(shù)人員，進(jìn)而在第一時間采取相應(yīng)的故障處理與排除措施；同時，準(zhǔn)確定位通信設(shè)備的故障，確保在短時間內(nèi)完成故障判斷工作。智能電源分配單元作為通信設(shè)備的關(guān)鍵組成，在應(yīng)用功能及可靠性方面具有較高需求，而通信用直流電源分配裝置的應(yīng)用可以顯著提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，為用電設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測提供支撐，降低設(shè)備運行造價、提高運行效率。

二、通信用直流電源分配裝置的運行原理與關(guān)鍵技術(shù)

（一）運行原理

通信用直流電源分配裝置由告警處理板、信號采集板、連接電纜等部件構(gòu)成，通過多路光電隔離的檢測電路實現(xiàn)信號采集，檢測端與保護(hù)器件斷路器或熔斷器下端負(fù)載端連接，實現(xiàn)對保護(hù)器件下端電位變化的監(jiān)測，一旦出現(xiàn)跳閘或熔斷故障，電源輸入端電位與下端電位之間會產(chǎn)生一定的電壓差，導(dǎo)致檢測電路光電耦合器導(dǎo)通發(fā)出告警信號，經(jīng)電路放大后通過告警處理板進(jìn)行告警信號反饋。通信用直流電源分配單元告警裝置內(nèi)部配電主回路之間以及信號采集板與告警處理板之間均通過光電耦合器進(jìn)行電氣隔離，在模塊化設(shè)計、接插件連接關(guān)鍵技術(shù)的支持下調(diào)節(jié)信號采集板，提升設(shè)備安全及維護(hù)的便捷，以滿足分配單元運行的實際需求。

與此同時，通信用直流電源分配裝置的優(yōu)勢還進(jìn)一步體現(xiàn)在可避免占用斷路器排布空間、影響斷路器運行，有效降低設(shè)備運行成本，提升其安全性與可靠性。此外，高精度電量采集芯片和高速MCU控制器的應(yīng)用可充分發(fā)揮電測量技術(shù)以及數(shù)據(jù)通信技術(shù)優(yōu)勢，獲取設(shè)備運行期間的直流電壓、直流電流、功率和電能參數(shù)，技術(shù)人員可通過終端獲取相關(guān)測量數(shù)據(jù)，進(jìn)而構(gòu)建完整的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。

（二）關(guān)鍵技術(shù)

目前，通信技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用愈發(fā)廣泛，對于通信用直流電源分配裝置而言，通信設(shè)備電源負(fù)荷狀態(tài)在線監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用成為提高系統(tǒng)運行質(zhì)效的關(guān)鍵。相關(guān)技術(shù)的關(guān)鍵點主要包括：第一，模塊化設(shè)計與接插件連接，基于分配單元路數(shù)對調(diào)整信號采集板數(shù)量，大大提升了安裝維護(hù)的便利性。通過電子電路方式采集斷路器下端信號并產(chǎn)生告警信號，在不使用輔助告警觸點的前提下發(fā)揮告警功能，從而獲取更大的安全空間，提升系統(tǒng)集成度。第二，高精度電量采集芯片和高速MCU控制器的應(yīng)用進(jìn)一步發(fā)揮了電測量技術(shù)和數(shù)據(jù)通信技術(shù)優(yōu)勢，最大限度上確保直流電壓、直流電流、功率、電能等數(shù)據(jù)獲取的準(zhǔn)確性與完整性，技術(shù)人員根據(jù)信息采取針對性的故障處理措施，通過構(gòu)建完整的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)為提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性提供保障。

三、通信用直流電源分配裝置系統(tǒng)構(gòu)建

（一）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

通信用直流電源分配裝置系統(tǒng)主要由高精度電量采集芯片和高速MCU控制器構(gòu)成，應(yīng)用于數(shù)據(jù)獲取與狀態(tài)監(jiān)控，系統(tǒng)線路分布如圖1所示。

裝置獲取的數(shù)據(jù)既可以實現(xiàn)本地顯示，又可以借助RS485口通信口組成監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。通信用直流電源分配裝置使用SL－D06直流多路電表，運行參數(shù)如表1所示。

結(jié)合表1數(shù)據(jù)看，SL－D06直流多路電表滿足多回路測量要求，同時遵循《JJG 842－1993直流電能表》相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，通過可靠的冗余設(shè)計有效提升性能穩(wěn)定性與測量精度，體現(xiàn)出占地小、操作簡便和顯示直觀等優(yōu)勢。裝置冗余電氣連接情況如圖2所示。

與此同時，導(dǎo)軌卡裝式結(jié)構(gòu)可以為設(shè)備裝卸提供便利條件，保證被測信號、輸出信號、電源之間的穩(wěn)定隔離，具有良好的運行效果，因此可以廣泛應(yīng)用于用電自動化管理中。值得注意的是，電表外殼采用強度大、結(jié)構(gòu)合理的阻燃ABS材料，既可以達(dá)到國家規(guī)定的絕緣、阻燃、防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，又可以避免紫外線對其使用性能造成影響，有效延長生命周期并實現(xiàn)重復(fù)利用。

（二）顯示功能

通過通信用直流電源分配裝置可對直流電壓、直流電流、功率、電能等參數(shù)進(jìn)行有效獲取，數(shù)據(jù)既可以實現(xiàn)循環(huán)顯示，也可通過菜單系統(tǒng)進(jìn)行查詢。技術(shù)人員登入系統(tǒng)后，通過菜單模式操作控制，顯示設(shè)備顯示數(shù)據(jù)內(nèi)容包括直流電壓、直流電流、電能量和功率，并查詢15d以內(nèi)的數(shù)據(jù)。與此同時，還可以借助上位機設(shè)置功能調(diào)節(jié)地址、波特率、時間和通訊配置等內(nèi)容。

（三）技術(shù)指標(biāo)

通信用直流電源分配裝置運行期間，功耗電壓回路為≤0.5W、電流回路為≤0.1VA；電壓準(zhǔn)確度等級為0.5%、電流準(zhǔn)確度等級為0.5%、功率準(zhǔn)確度等級為0.5%、電能準(zhǔn)確度等級為1級；測量電壓線性范圍為0.7～1.4Un；當(dāng)?shù)陀?3℃參比溫度時，時鐘準(zhǔn)確度≤±0.5s/d，且變化量優(yōu)于0.1s/（d·℃）；當(dāng)在25～60℃溫度范圍內(nèi)，時鐘準(zhǔn)確度應(yīng)≤±1s/d；供電電源為DC48V，在確保通電情況下，該模塊可以處于正額定電流常工作狀態(tài)。對于整機運行而言，輸入電源采用一或兩路電源輸入，最大可達(dá)32A；輸出分路采用一或兩路電源輸出分路，最大容量可達(dá)20支路。在滿足上述技術(shù)參與的基礎(chǔ)上，在整機設(shè)備安裝時，通過緊湊型結(jié)構(gòu)設(shè)計模式獲取更大的安全操作空間，在安裝維護(hù)時可不打開裝置明確具體的接線位置，為各類線纜連接提供便捷。電源分配單元面板如圖3所示。

（四）系統(tǒng)功能

通信用直流電源分配裝置的應(yīng)用與我國電網(wǎng)建設(shè)需求相適應(yīng)，為更好地發(fā)揮其功能，在設(shè)備安裝期間，應(yīng)充分考慮機房配電特點，保證對設(shè)備應(yīng)用環(huán)境及可能出現(xiàn)的故障類型相適應(yīng)。通信用直流電源分配裝置可同時滿足單路及多路的告警和消警需求，主要功能包括以下方面：

1.斷電告警。通信用直流電源分配裝置通過信號采集板、告警處理板等裝置實現(xiàn)故障指示，線路出現(xiàn)故障后，電流會超出斷路器的最大額定電流，斷路器斷開并發(fā)出告警，由技術(shù)人員進(jìn)行故障定位與處理。斷電告警時的電路分布如圖4所示。

2.分類告警。為滿足特定用戶需求，該裝置可以進(jìn)一步實現(xiàn)分類告警功能，即對緊急及非緊急情況進(jìn)行區(qū)分。裝置檢測到交換機、光端機、傳輸設(shè)備等工作單元模塊出現(xiàn)故障后，可根據(jù)具體的故障信號發(fā)出緊急/非緊急告警，緊急與非緊急情況的標(biāo)準(zhǔn)可由用戶自行設(shè)置，并通過告警方式加以區(qū)分。

3.告警無阻塞。通信用直流電源分配裝置可針對重復(fù)性告警實現(xiàn)不阻塞功能，即裝置在發(fā)出告警信號后，在技術(shù)人員認(rèn)為關(guān)閉信號的情況下，如果再次出現(xiàn)新的告警，裝置可不受到關(guān)閉操作影響再一次發(fā)出告警信號。

4.告警監(jiān)控?；谕ㄐ偶夹g(shù)裝置可以將獲取的告警數(shù)據(jù)發(fā)送至上級監(jiān)控中心，進(jìn)而實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。

（五）技術(shù)優(yōu)勢

第一，由信號采集板、告警處理板等構(gòu)件實現(xiàn)智能電源分配単元監(jiān)測功能，技術(shù)人員可根據(jù)分配単元具體路數(shù)增減信號采集板，有利于提高裝置安裝及維護(hù)效率。

第二，告警信號通過斷路器下端信號采集產(chǎn)生，可以去除以往的輔助告警觸點，通過擴大安裝空間而提高系統(tǒng)集成度，進(jìn)一步降低安裝成本。

第三，實現(xiàn)電測量技術(shù)和數(shù)據(jù)通信技術(shù)的有效應(yīng)用，提升數(shù)據(jù)獲取的完整性與顯示的直觀性。

第四，獲取機房設(shè)備的實時運行情況，一旦識別到異常情況可發(fā)出警報，或通過電子郵件等形式傳遞給技術(shù)人員，由其讀取遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)，確保可以第一時間獲取故障信息、掌握設(shè)備運行狀態(tài)，進(jìn)而采取針對性的解決措施。在該裝置的應(yīng)用下，一方面可以提高運維效率，提升通信設(shè)備運維自動化水平；另一方面，確保技術(shù)人員不在現(xiàn)場就了解設(shè)備運行情況，為遠(yuǎn)程監(jiān)控的實現(xiàn)提供技術(shù)支持。

第五，智能電源分配單元監(jiān)測裝置設(shè)計符合《JJG 842－1993直流電能表》規(guī)定，通過大量可靠性冗余設(shè)計提高測量精度。

第六，在發(fā)揮監(jiān)測功能的過程中可有效實現(xiàn)短路保護(hù)、過載保護(hù)、控制隔離等功能，根據(jù)技術(shù)參數(shù)獲取情況進(jìn)一步制定IEC CB報告，為后續(xù)運維工作提供數(shù)據(jù)支持。

第七，具有強大的數(shù)據(jù)管理與計算功能，例如，對每路直流電電能以及電壓、電流、功率等電參量瞬時值進(jìn)行準(zhǔn)確計量，同時在停電狀態(tài)下實現(xiàn)數(shù)據(jù)管理與維護(hù)，電能數(shù)據(jù)保留時間可達(dá)到十年。

總的來看，通信用直流電源分配裝置的應(yīng)用不僅可以顯著提升通信設(shè)備電源使用的安全性與穩(wěn)定性，還可以對人力、物力資源進(jìn)行合理規(guī)劃，隨著該裝置的應(yīng)用，進(jìn)一步增強供電企業(yè)的實時監(jiān)測能力，為提高經(jīng)濟效益與社會效益提供保障。

四、通信用直流電源分配裝置的發(fā)展前景

（一）發(fā)展前景

通信用直流電源分配裝置的應(yīng)用很大程度上是為滿足通信技術(shù)發(fā)展背景下電力設(shè)備運行的去人力化需求。結(jié)合當(dāng)前的發(fā)展情況看，我國在電網(wǎng)建設(shè)及電力設(shè)備自動化管理領(lǐng)域還有一定的提升空間，有必要加強對相關(guān)技術(shù)與產(chǎn)品的研究。在此過程中，應(yīng)以智能電源分配單元為研究重點，致力于提升其功能性與可靠性。在通信用直流電源分配裝置的應(yīng)用下，可以準(zhǔn)確獲取通信設(shè)備電源負(fù)載狀態(tài)，實現(xiàn)故障診斷與巡檢檢修的有機結(jié)合，逐步推動通信設(shè)備監(jiān)測工作朝向?qū)崟r化、智能化和信息化發(fā)展。與此同時，該裝置的應(yīng)用還可以將技術(shù)人員從簡單、繁復(fù)的工作中解放出來，有效降低重復(fù)勞動率與生產(chǎn)成本。由此可見，裝置具有良好的發(fā)展前景與推廣價值。

（二）推廣效益

目前，通信用直流電源分配裝置得到更為廣泛的應(yīng)用，通過通信設(shè)備電源負(fù)載狀態(tài)監(jiān)測可以顯著提升數(shù)據(jù)獲取的實時性與準(zhǔn)確性。結(jié)合該裝置在通信電源現(xiàn)場的實際應(yīng)用情況看，已取得了較顯著的測試效果。對于現(xiàn)場技術(shù)人員而言，既可以通過終端獲取本地數(shù)據(jù)，又可以與動環(huán)系統(tǒng)連接實現(xiàn)模塊管理，有效實現(xiàn)操作流程的簡化，促進(jìn)通信設(shè)備電源維護(hù)管理水平與通信網(wǎng)系統(tǒng)維護(hù)效率的提升。

五、結(jié)語

綜上所述，本文介紹了一種全新的通信用直流電源分配裝置，并對其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、技術(shù)參數(shù)、系統(tǒng)功能等內(nèi)容進(jìn)行較為詳細(xì)的闡述。裝置在運行過程中體現(xiàn)出操作便捷、顯示直觀和可靠性強等優(yōu)勢，通過緊湊型結(jié)構(gòu)設(shè)計模式獲取更大的安全操作空間，可以在機房中得到廣泛應(yīng)用。隨著通信產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，更多先進(jìn)的電源分配單元技術(shù)及設(shè)備將不斷涌現(xiàn)，以更好地滿足電網(wǎng)建設(shè)與運行需求。? ? ? ? ? ? ? ? ? （下轉(zhuǎn)第118頁）（上接第115頁）

參考文獻(xiàn)：

[1]郭鈞，許震.直流電源分配柜供電可靠性的分析與改進(jìn)[J].船電技術(shù)，2021，41（06）：70-72.

[2]黃保哲.精密直流電源分配柜保護(hù)地“帶電”問題分析[J].通信電源技術(shù)，2020，37（05）：285-286.

[3]郭靈豐.變電站直流操作電源監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟，2022（18）：102-104.

[4]孔圣立，黃小川，蘇海濤，等.直流電源系統(tǒng)雙重化改造設(shè)計及實施研究[J].河南科技，2021，40（24）：30-33.

[5]熊鋒俊，鄧愛嬌，李愛平等.新型直流系統(tǒng)在線監(jiān)測裝置的設(shè)計與研制[J].電工技術(shù)，2022（14）：139-141+144.

作者簡介：王威妮（1992），女，江西省景德鎮(zhèn)市人，碩士研究生，工程師，主要研究方向為信息通信技術(shù)。