摘要：本文围绕通信电源可靠性展开研究，分析通信电源系统的组成结构与运行特点，探讨配电网故障定位技术的发展现状与主要挑战，重点剖析通信电源可靠性对故障定位准确性与响应速度的制约作用。研究结合典型应用场景，提出提高通信电源稳定性的技术措施，验证其在提升定位系统整体性能方面的有效性。研究结果可为智能配电系统中通信保障体系的优化设计提供理论支持与实践依据。关键词：配电网；通信电源；故障定位；可靠性；供电保障

0 引言

在智能电网不断发展的背景下，配电网对故障定位的实时性和准确性提出了更高要求，通信电源作为信息采集与传输的基础保障，其运行可靠性直接影响故障定位系统的稳定性与有效性。受环境、电源冗余设计及运行管理等因素影响，通信电源系统在复杂工况下易出现供电中断或电压异常，造成信息传输延迟或丢失，进而降低故障判断的准确性。针对这一问题，研究通信电源可靠性在故障定位中的作用机制，对于提升电力系统智能化水平与故障处理效率具有重要意义。

1 通信电源系统概述

通信电源系统是支撑配电网信息通信设备稳定运行的核心基础，其主要由整流模块、蓄电池组、监控单元以及配电单元构成，广泛应用于配电自动化终端、通信基站、数据采集设备等关键节点，系统需要具备持续供电能力、快速响应特性与高可靠性设计，以适应复杂电力现场对信息传输连续性的要求。通信电源的可靠性不仅依赖于硬件结构的冗余配置与热备份能力，还与电源系统在不同负载变化下的稳压控制策略和故障自愈能力密切相关。在实际应用中，通信电源的电池维护管理、电压稳定性、电磁干扰抑制能力以及对外部电网扰动的抗干扰性能是影响其长期稳定运行的关键因素。针对配电网中通信链路分布广、环境条件复杂、运维条件受限等问题，高可靠性通信电源系统必须具备远程监控、智能告警、自主调节和故障隔离等能力，以提升整体通信网络的稳定性与响应效率。在构建智能配电系统过程中，对通信电源系统的结构优化与性能提升提出了更高要求，成为保障配电网智能化运行不可或缺的重要环节[1]。

2 故障定位技术分析

2.1 配电网故障特性

配电网普遍采用树状或辐射型拓扑结构，各节点广泛分布于城市或农村负荷中心之间，结构复杂且运行环境多样。在典型的主动配电网（ADN）系统中，如图 1 所示，配电网络通过电力电子元件与储能、光伏、风电和电动汽车充电桩等多种分布式电源互联，并依托通信网络与自动化设备实现多能协调控制。由于接入端数量多、末端节点电压较低且受电源阻抗影响显著，故障电流往往较小，信号衰减特性明显，容易造成故障信号在传播路径上的波形畸变与幅值减弱。这类复杂结构使得短路、接地或断线等多类故障在初始阶段难以有效识别，尤其在中性点非有效接地系统中，单相接地故障的电流值远小于三相短路电流，常规基于突变量识别的判据难以准确触发。部分故障信号由于电容电流影响，不具备明显的突变特性，导致电压与电流波形的零序分量在频域中分布差异显著，需采用联合时频分析手段提取暂态特征。图中显示，主动配电网络中各子系统通过通信链路与主控系统进行信息交互，一旦故障发生，信号需要沿通信路径完成上报与定位[2]。在实际运行中，负荷切换带来的扰动信号与开关动作引发的高频谐波易与故障信号重叠，引起特征混淆，增加了故障特征提取的难度。部分故障持续时间不足半个工频周期，其传播路径受到支路阻抗、反射系数与网络不对称性的共同影响，形成复杂的信号衰减与反射模式。

图 1 配电网典型辐射型结构图

2.2 现有故障定位方法

当前配电网中应用较广泛的故障定位方法主要可分为基于阻抗测距原理、基于行波传播原理、基于特征量提取算法和基于人工智能模型四类。阻抗测距法基于测量故障点至测量点间的等效阻抗变化，利用母线电压与线路电流之间的相量关系计算距离，一般采用公式：

其中Uf为故障前电压，Um为测点电压， I_m 为测点电流， Z_line 为单位长度线路阻抗。但在配电网中，由于多分支结构、接地方式不统一与负荷变化剧烈，阻抗参数存在不确定性，测距误差偏大，定位精度不高。行波定位法通过监测暂态高频信号的传播时间差判定故障距离，其定位公式一般为：

其中 v 为行波传播速度，t1 和 t2 为信号到达前后两个测点的时刻。该方法需具备高采样率与高时间同步精度的装置支持，对通信系统依赖程度较高。特征量提取类方法主要包括零 电流突变法、波形相关匹配法、小波变换法等，侧重对故障信号中的突变边缘或频域成分进行提取与分析，依赖于算法参数选择与信号预处理质量，对背景噪声较为敏感。

2.3 定位技术的通信依赖性

配电网故障定位过程高度依赖于分布式测点之间的协调通信，主要体现在数据同步、信息融合与信号重构等关键环节。高频暂态信息采集需在毫秒级时间精度下实现时标统一，否则将引起波形匹配误差或传播路径判断偏差。常见的时间同步方式包括基于 GPS 的同步授时方案与以通信协议为基础的网络授时系统[3]。高精度同步下，采集装置可将电压电流波形以统一时间戳上传至主站或边缘计算节点，用于行波分析与特征识别。通信链路中传输数据主要包含同步采样值、相量数据、故障标志位及终端健康状态信息，要求通信电源系统持续稳定供电保障链路不间断运行。在通信受损或电源异常情况下，关键数据包可能丢失或延迟，造成故障起始时间点偏移或故障区段判断错误。考虑到此类问题，需对通信系统进行建模分析，推导其对故障定位偏差的定量影响。设两个测点距离为 L，行波传播速度为 v，采样误差引入时间偏差 Δt，则故障点距离误差为：

若通信电源电压不稳定引发终端时钟漂移，则 Δt 可能远大于同步要求精度，导致误差值不可控。因此在定位系统设计中，通信电源稳定性与供电冗余机制直接关系到数据有效性与定位算法的准确性。

3 通信电源可靠性对定位影响

3.1 供电异常导致的问题

在配电网故障定位系统中，通信终端的稳定运行高度依赖通信电源系统的连续供电能力。当供电异常发生时，终端设备将失去对故障信号的采集、记录与上传能力，导致部分数据缺失或时间戳错位，进而引发故障判断逻辑混乱。在配电自动化系统结构中，分布式馈线终端FTU、配变监测单元TTU 及集中式主站构成多级信息架构，其中FTU 位于一次设备现场，受环境条件限制较多，常因温升、湿度、腐蚀及电压波动等因素引发直流电源系统掉电。掉电状态下，设备无法完成遥测、遥信与遥控功能，直接阻断故障信息向上传递路径。若故障波形仅被少量测点捕获，定位算法的空间冗余性大幅降低，算法将无法建立有效的传播模型或准确拟合故障区段位置。在某些供电不稳定区域，如山区架空线末端或老旧变电站内，电源模块可靠性不足会导致电池充电不足、逆变控制失效或直流母线电压漂移，造成终端误复位或运行死锁，严重影响系统在线率。基于此电源故障还可能干扰时钟模块运行，导致时间同步模块失准，引发测量点时序错乱，进一步加剧定位误差[4]。

3.2 关键节点电源冗余策略

为保障配电自动化系统在故障场景下的持续运行，关键节点通信电源系统需构建具备自恢复能力与高容错能力的冗余架构。常见冗余策略包括双路交流输入、主备电源自动切换、直流电源模块并联备份与双组蓄电池热备份方案。其中双路交流供电结构适用于配电室或开闭所等具有两路稳定交流电源输入的场所，通过隔离变压器与切换开关构建输入侧冗余链路，提升电源接入可靠性。在直流输出侧，采用两套整流模块并联运行可实现负载自动分担，当一组模块出现故障时，另一组可无扰切换承担全部负载，避免终端掉电风险。为应对交流输入同时中断场景，电源系统通常配备高容量蓄电池组，电池组应采用分组交替放电与智能均衡充电策略，以延长使用寿命并防止电压偏移导致的控制器误动作。在通信主站与集中控制室中，为保障关键数据处理与分析不中断，采用UPS 与高频逆变器双保险机制可有效保障电压稳定性与波形质量，防止数据处理单元因突发电源扰动引起重启或数据异常。基于此具备双CAN 或双以太网通信接口的智能监控模块可对各路电源状态实施实时监控与报警，当电压异常、模块温升过高或电池剩余容量不足时自动切除故障支路并调度备用通道。冗余策略的设计不仅需满足供电连续性的需求，还应在物理空间、电磁兼容性与系统成本之间实现动态平衡，保障在全生命周期内具备稳定运行能力[5]。

3.3 提升供电稳定性的措施

在提升通信电源系统稳定性的过程中，应从设备选型、系统配置、运维手段与故障预测四个维度进行系统化优化。在设备选型方面，应优先选用具备宽工作电压输入范围、高转换效率与抗干扰能力强的工业级通信电源模块，具备输入浪涌抑制与输出过压过流保护功能的模块能有效降低因负载突变或电网谐波引起的故障概率。在系统配置方面，针对负荷分布与运行等级差异，应采用分级供电与分布式控制结构，避免因单点故障引发整网失电。在配电变压器与终端之间配置隔离型DC-DC 模块可有效抑制接地环流与共模干扰，同时提升整流系统稳定性。在运维手段方面，构建基于物联网架构的远程监控平台可对电源系统运行状态实现集中采集与智能分析，监控指标应涵盖电压、电流、温度、电池健康状态与故障记录等关键参数，并支持边缘计算节点进行异常预警与本地控制。配合智能巡检系统与红外测温装置可实现无人值守站房的全天候运行保障。在故障预测方面，应用大数据分析与时间序列模型可对历史运行数据进行趋势建模与寿命预测，对即将失效的元器件发出维修预警，降低突发性掉电事件发生频率。在配网运行调度层面，可结合故障定位系统对通信电源状态实施闭环控制，当检测到特定区域供电能力下降时动态调整信息采集频率与传输优先级，最大程度保障故障波形信息完整性与时效性。通过多维度协同控制与高可靠电源架构构建，通信系统可在复杂工况下稳定运行，为故障定位提供持续可信的信息支撑基础。

4 结论

通信电源的运行可靠性在配电网故障定位中起到关键支撑作用，其稳定性直接关系到故障信息的完整获取与定位判断的准确执行。结合当前配电系统结构与信息化水平的提升需求，必须从电源系统架构、冗余设计与运行保障机制等方面进行全面优化。未来通信电源将与智能感知、边缘计算和自主决策等技术深度融合，为构建更加高效、稳定与智能的配电网故障处理体系奠定坚实基础。

参考文献

[1]陈亮. 基于 VMD 行波信号特征分析的含 DG 配电网故障测距方法[J].电工技术,2024,(24):176-178+181.

[2]王鹤,李石强,于华楠,等. 多端柔性直流配电网故障识别及定位研究综述[J/OL].中国电机工程学报,1-16[2025-09-01].

[3]闫林凤,杨贵营,龙洁,等. 基于时空递归图神经网络的配电网故障诊断[J].东北电力技术,2024,45(12):20-25.

[4]李笠. 基于同步相量测量的配电网故障定位方法研究[J].自动化应用,2024,65(S2):98-100.

[5]陈晓春,胡广洋. 基于人工智能的配电网故障诊断与恢复系统设计[J].电气技术与经济,2024,(12):103-105+120.