10kV环网柜通信自动化设备电源解决方案

10kV环网柜通信自动化设备电源解决方案

王 谦 邢诒政 王发群

海南电网有限责任公司信息通信分公司 海南海口 570203

摘要：本文提出利用太阳能解决环网柜内通信自动化设备通信问题，即在环网柜增加太阳能电池板、MPPT(Maximum Power Point Tracking)控制器、太阳能逆变器、24V蓄电池组解决环网柜内通信自动化设备电源问题。

关键词：ONU DTU MPPT控制器 太阳能逆变器 24V蓄电池组

0 【系统概述】 

10kV环网柜配网通信自动化电源解决方案示意图：

文字说明：环网柜内ONU通信设备使用的是两路直流24V通过双直流24V切换装置供电（如上图，一路为环网柜柜体CT或PT设备提供，一路为太阳能提供）；自动化DTU设备使用的是环网柜柜体提供的交流电通过双交流切换装置（继电器）提供的交流电，再经过交流220V转换直流24V模块供电。在环网柜内设备出问题时，如环网柜CT取电线路负荷较小，感应交流电压低不稳定或者通过PT取电的柜体PT保险管坏或PT设备损坏，环网柜柜体交流电停止供电后，通信ONU设备就使用太阳能转换的电源供电；自动化DTU设备也是使用太阳能电池板经过转换装置（太阳能-蓄电池-逆变器-双交流切换-转化模块）后供24V电源供DTU设备使用，满足设备电源N-1运行要求，保证通信、自动化设备正常工作。

1 【目前现状】 

当前三亚地区10kV配网环内通信自动化设备主要有两种：

（1）通信ONU（光网络单元）设备，设备工作电压为直流12-24V,功率≤12W；

（2）配网自动化终端DTU（数据传输单元）设备.电压输入标称值：220V,50HZ,支持双路电源供电，并可自动切换，整机功耗≤45VA。(DTU核心设备有的使用24V直流，有的使用48V直流电源，本课题DTU设备使用直流24V设备)

10kV配网环网柜交流取电通过以下两个渠道：

（1）CT（电流互感器）取电：这种取电方式受用户用电负荷影响较大，用户负荷较大时环网柜内才有220V交流电，通信自动化设备才有电源进行正常工作。

（2）PT（电压互感器）取电：这种取电方式不受用电负荷影响，但PT保险管及PT设备容易损坏，保险管损坏了容易更换，但PT损坏了需把整个环网柜的10kV电源全停才能进行更换，给用户用电造成极大影响。

当前取电方式存在的弊端：

环网柜从PT或CT提供的交流220V经过双交流输入装置(继电器)再经过模块装换为直流24V电源给自动化DTU、通信ONU设备供电，同时给24V 7-18AH电池充电(有些旧型号环网柜没有蓄电池)。虽然原有方案有电池组，停电时间较长时通信及自动化设备因为电池放电完毕 也会中断。

注：部分柜体仅含有双交流220V转48V直流装置，则需要另行购买48V转24V直流装置，本次项目不含该部分。

2 【设备取电改进处理方案】

本论文提出了利用太阳能解决环网柜内通信自动化设备通信问题。太阳能，是一种可再生能源，而三亚在海南岛的最南端，靠近赤道，具备常年阳光充足，日照时间较长长的优势。本次计划在环网柜增加太阳能电池板、MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪)控制器、太阳能逆变器、24V蓄电池组、双24V直流切换装置解决环网柜内通信自动化设备电源问题。

设备取电改进处理方案如下：

利用太阳能光板采集太阳能，然后MPPT控制器通过调节电气模块的工作状态，使光伏板能够输出更多电能。MPPT控制器能够将太阳能电池板发出的直流电有效地贮存在蓄电池中，并将另一部分电能通过双24V直流切换装置直接供给ONU通信设备使用。当环网柜柜体提供的交流中断及光照强度较弱时，蓄电池通过逆变器进行交流逆变输出，通过双交流220V转24V直流装置给DTU设备供电，并通过双24V直流切换装置给ONU通信设备供电。

考虑一天早上及傍晚太阳较弱，三亚地区日照较足等因素，三亚一天日照时间按5小时计算以及用电高峰期一般为每天9时-13时，16-23时估算，我们选用两节12V55Ah蓄电池串联电池组、300W太阳能电池板、30A控制器（12V/24V/48V自动识别）、1000W(直流24V转交流220V)逆变器解决环网柜通信电源问题。

这种方案平时通信ONU设备使用的是两路直流24V通过双直流24V切换装置供电（一路为环网柜柜体CT或PT设备提供，一路为太阳能转换提供）；自动化DTU设备使用的是环网柜柜体提供的交流电及太阳能转换的交流电通过双交流切换装置（继电器）提供的交流电，再经过交流220V转换直流24V模块供电。在环网柜内设备出问题时，如环网柜CT取电线路负荷较小，感应交流电压低不稳定或者通过PT取电的柜体PT保险管坏或PT设备损坏，环网柜柜体交流电停止供电后，通信ONU设备就使用太阳能转换的电源供电；自动化DTU设备也是使用太阳能电池板经过转换装置（太阳能-蓄电池-逆变器-双交流切换-转化模块）后供24V电源供DTU设备使用，满足设备电源N-1运行要求， 保证通信、自动化设备正常工作。

注：部分柜体仅含有双交流220V转48V直流装置，则需要另行购买48V转24V直流装置，本次项目不含该部分。

3结束语

电力通信网是为了保证电力系统的安全稳定运行应运而生的。它同电力系统的继电保护及安全稳定控制系统、调度自动化系统被人们合称为电力系统安全稳定运行的三大支柱。目前，它更是电网调度自动化、网络运营市场化和管理现代化的基础；是确保电网安全、稳定、经济运行的重要手段；是电力系统的重要基础设施。而城市配电网直接面向广大电力用户，是供电企业与电力用户联系的纽带。随着社会经济发展和人民生活质量的提高，城市配电网发展规模越来越大，网络结构越来越复杂，对供电可靠性、电能质量和服务质量等主要生产经营指标提出了越来越高的要求。

综上所述，这次的改进能极大提高环网柜通信自动化设备运行的可靠性，并能为客户提供更高的电能质量。

王谦 （1969-），男，海南省三亚市，高级工程师，从事电力系统通信工作。