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珊溪水電廠位于浙江省溫州市文成縣境內的飛云江上,電廠總裝機容量200MW,安裝4臺混流式水輪發電機組,年平均發電量3.55億kW•h,電廠出線由220kV電壓等級接入華東電網,承擔調峰、調相和緊急事故備用等作用。電廠首臺機組于2000年6月開始投產發電,電源系統設備運行至今已接近12年,因設備老化和備品備件采購困難,設備故障率升高,維護量較大,已經不能滿足安全生產和經濟運行要求,故在2012年3月期間,我廠對通信電源系統進行了技術改造,老通信電源系統采用的是華為公司的PS48240/1800,改造后的電源系統采用艾默生PS48120/1800系統。
1通信電源的重要性
我廠的通信電源系統承擔著電廠所有通信設備的電源供給。伴隨國家電力系統的飛速發展,生產自動化、繼電保護、通信等專業新技術、新設備大量應用,對電力通信工作的要求也越來越高標準,電力通信系統的重要性日益突出,也相應增強了對通信設備安全、穩定運行的重視程度。而通信電源系統恰似整個通信系統的“心臟”,是所有通信設備正常運行的基礎保障。
2進行技術改造的原由
(1)隨著科學技術的發展,通信電源的系統配置、工藝質量、整流器技術指標等方面都有了很大的提高,從發展的角度出發,應該與時俱進,合理采用包含新科技的先進設備。(2)設備老化嚴重等方面原因導致通信電源存在安全隱患,根據《浙江電網通信設備狀態評價導則》要求,通信電源設備投運一般最長時間為8年,而我們電廠的電源設備已經運行10多年,在可靠性和穩定性能等方面已經大打折扣。(3)隨著時間的推移,制造廠家已經不再生產老舊設備的配套備件,備品備件的采購難度加大,型號匹配、兼容性能等各方面都存在問題。(4)電源系統本身的運行情況也不容樂觀,故障頻頻發生,譬如電源整流模塊輸出電壓不穩定、市電控制及采樣板故障、風扇故障等,不能有效保障其他通信設備的安全運行。(5)蓄電池的物理狀態已經惡化:蓄電池間連接處多處松動、出現腐蝕現象;蓄電池極柱、安全閥周圍有酸霧或酸液溢出。(6)部分單個蓄電池端電壓已經低于1.8V,并且通過核對性充放電試驗,發現電池已經劣化,電池實際容量已經小于電池額定容量80%,通信專用蓄電池組存在單節電池容量不足,電壓過低情況,不符合《浙江電力通信電源系統運行管理辦法》的要求,一旦交流電源失電,由于蓄電池已經嚴重劣化,運行中的通信設備就會有退出運行的趨勢,將嚴重影響自動化、繼電保護、信息交換、電話等業務,從而影響到電廠的安全、穩定、經濟運行。
3新電源系統的配置
我廠的通信電源系統采用艾默生PS48120/1800系統,由配電單元、整流模塊及監控模塊組成,共有2套,分為2個柜體,其中配電單元位于機柜上部,采用上出線式。單柜體電源配置詳見表1。
4新、老電源系統的配置比較
(1)電源設備冗余情況電源雙路交流輸入;電源設備1+1冗余(包括蓄電池組1+1冗余);電源整流模塊2+1冗余配置。由雙電源(交流和直流兩套電源)供電,最大限度保證重要通信設備工作電源不會輕易中斷,即使交流電源出現故障不能供電,也能由直流電源系統供給重要用戶設備一段時間,給維護和搶修期間的數據傳輸等提供有效地保障。(2)新增加的項目a.現場柜子布置:原華為電源系統為單柜系統,更改為現在的兩個柜體。柜內空間的增加,不僅有利于設備的安裝、維護,還有利于設備自身散熱,延緩元器件的老化等。b.直流蓄電池:采用了性價比較高的國產品牌電池:哈爾濱光宇二組,規格型號為GFM---2V/200AH(Z)。蓄電池由原來的立式放置改為臥式放置安裝,不但方便了電池間的連接安裝,還方便了日后的測試維護等工作。c.采用了ZYHF-004型通信電源維護系統,增加了蓄電池放電系統和溫度量檢測系統,前者便利了維護測試工作,后者既能監測機房環境溫度,還能監測蓄電池運行時的溫度,使我們能及時了解設備的工作環境條件。d.電源模塊:由原來的1+1備份冗余,增加到2+1冗余,單個模塊容量由原來的20A增加到30A。e.增加了一臺監控工控機:研華IPC-610(Putium(R)[email protected],2GB的內存)。(3)采用兩級防雷措施,抑制電網中的浪涌沖擊和雷擊,同時交、直流側均有完善的防雷措施。(4)直流配電單元由監控模塊來實現電池自動切斷和接入功能。(5)M500D監控模塊提供8對告警干接點,具體定義見表2。信號電纜線頭去皮后,直接插入干節點連接端子,旋緊端子螺釘,操作簡單。(6)新電源系統采用模塊化設計,插槽式結構,使系統具有良好、便捷地可維護性;整流模塊采用無損傷熱插拔技術,即插即用,更換時間小于1min。
5新電源系統的優點
(1)監控模塊的突出優點a.能顯示電源系統的各項運行參數、運行狀態、告警狀態、設置參數、系統配置數據及控制參數。b.可根據系統的運行狀態對被監控對象發出相應的動作指令,主要包括:控制整流模塊開/關機轉換和電池組的均/浮充轉換;改變整流模塊限流點。支持自動和手動兩種系統控制方式。在自動方式下,能自動完成電池管理的所有功能;在手動方式下,只能實現電池均充時間保護和容量計算兩項功能,其余電池管理的功能均需要手動完成。自動和手動控制方式的切換可通過鍵盤來完成,但必須通過密碼的檢驗。c.通過遙測、遙信、遙控,即“三遙”功能,獲取系統的實時模擬量、開關量,對部分模擬量和開關量進行控制。d.告警與記錄功能,故障回叫,電池自動管理功能。根據用戶設定的數據(如充電限流值、均浮充轉換電流值等)調整電池的充電方式、充電電流,并實施各種保護措施(如充電限流、浮充溫度補償等)。e.通訊功能:監控模塊具有與后臺主機和下級設備通訊功能;后臺主機協議遵循郵電部部頒協議;與后臺主機的通訊支持MODEM、RS232、RS485/422三種方式;與下級設備的通訊支持RS485方式。f.干接點輸出功能:監控單元有8個干接點輸出,通過設置可與不同的告警信號關聯,當系統發生告警時,監控單元通過所設置的干接點輸出告警信號。(2)整流模塊的突出優點a.整流模塊采用有源功率因數補償技術,功率因數值達0.99。b.手動輸入系統交流輸入電壓正常工作范圍寬至85~300Var。c.整流模塊采用全面軟開關技術,額定效率高達90%以上。d.整流模塊超低輻射。采用先進的電磁兼容設計,整流模塊能夠滿足CE、NEBS、YD/T983等國內外標準要求。整流模塊的傳導和輻射均能達到ClassB的要求。e.整流模塊安規設計符合UL,CE,NEBS標準。f.模塊功率密度高。g.整流模塊采用無損傷熱插拔技術,即插即用,更換時間小于1min。h.整流模塊有輸出過壓硬件保護和輸出過壓軟件保護,其中軟件過壓保護方式有兩種選擇:一次過壓鎖死模式、二次過壓鎖死模式。i.完善的電池管理:有電池低電壓保護功能,能實現溫度補償、自動調壓、無級限流、電池容量計算、在線電池測試等功能。j.可記錄200條歷史告警記錄;可記錄10組電池測試數據。k.網絡化設計,提供一路RS232接口、Modem、干接點等多種通信接口,組網靈活,可實現遠程監控,無人值守。l.完善的交、直流側防雷設計。m.完備的故障保護、故障告警功能。
6結束語
通信電源是通信網絡中故障發生率比較高的一個環節,通過這次電源系統改造,使相關設備及時得到更新,有效地消除了老舊電源系統存在的安全隱患,降低了日常消缺的頻率和強度,提高了電源的可靠穩定性、通信系統的運行水平和安全保障能力,增強了電源的負載輸出能力及設備擴容能力,方便了日常運維和消缺工作,確保了通信質量、生產安全和財產安全等,為我們電廠通信系統的安全運行奠定了堅實的基礎。
作者:何春華 單位:浙江珊溪經濟發展有限責任公司