浅谈电力集控系统通信网的业务需求及设计杨莉

杨莉

摘要：变电站实现无人值班和远方监控是变电站自动化技术发展的必然趋势。电力通信网是实现变电站集中控制和电网调度自动化的基础，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。

关键词：电力集控系统；通信网；业务需求

前言

变电站实现无人值班和远方监控是变电站自动化技术发展的必然趋势。电力通信网是实现变电站集中控制和电网调度自动化的基础，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。

1.电力集控系统研究现状

目前，世界上大多数国家的电力公司都以自建为主的方式建立了电力系统专用通信网。电力通信网同电力系统的安全稳定控制系统、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。电力通信网是实现变电站集中控制和电网调度自动化的基础，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。我国的电力通信网经过几十年风风雨雨的建设，已经初具规模，通过卫星、微波、载波、光缆等多种通信手段构建而成了一个以北京为中心覆盖全国30个省（市、区）的立体交叉通信网。整个中国电力通信的发展，从无到有，从小到大，从简单技术到当今先进技术，从较为单一的通信电缆和电力线载波通信手段到包含光纤、数字微波、卫星等多种通信手段并用，从局部点线通信方式到覆盖全国的干线通信网和以程控交换为主的全国电话网、移动电话网、数字数据网，无不展现出电力通信发展的辉煌成就。随着通信行业在社会发展中作用的提高，以电力通信网为基础的业务不再仅仅是最初的程控语音联网、调度实时控制信息传输等窄带业务，逐渐发展到同时承载客户服务中心、营销系统、地理信息系统（GIS）、人力资源管理系统、办公自动化系统（OA）、视频会议、IP电话等多种数据业务。电力通信在协调电力系统发、送、变、配、用电等组成部分的联合运转及保证电网安全、经济、稳定、可靠的运行方面发挥了应有的作用，并有利的保障了电力生产、基建、行政、防汛、电力调度、继电保护、安全自动装置、远动、计算机通信、电网调度自动化等通信需要。虽然电力通信的自身经济效益目前不能得以直接体现出来，但它所产生并隐含在电力生产及管理中的经济效益是巨大的。近年来，国内建设无人值班变电站已经成为主流趋势，部分老的变电站也逐步开始进行无人化改造，在江苏、浙江、广东等沿海发达省份已经开始建设集控中心来对无人值班变电站进行管理，制定了相应的技术原则、管理办法和规章制度。而集控中心和无人值班变电站的建设对通信的可靠性、保护控制信息传送的快速性和准确性提出了更加严格的要求，同时也给了电力通信网加快建设、不断提高的机会，越来越多的通信新技术被应用，通信网的智能化水平不断提高，功能日益强大，配置、应用也变得更加复杂。

2.通信网业务需求分析及通道组织方案

电力集控系统对于通信网的业务需求主要集中在调度集控系统、防误操作系统、遥视系统、MIS系统、调度电话系统以及办公电话和联网等方面的需求。对应的通信解决方案应至少包括100M、2M数据通道以及PCM专线等3种形式的通道。具体组织方案为：1）调度至集控站、基地站调度集控自动化数据通道方式：采用100M以太网通道；2）各受控站至集控站的防误操作系统通道方式：采用2M数据通道；3）各受控站至集控站的遥视通道方式：采用100M以太网通道；4）集控站和基地站MIS系统通道方式：采用100M以太网通道；5）调度至集控站的调度电话通道方式：采用调度交换机2M数字中继方式接入调度电话交换网；6）集控站和基地站的办公电话利用现有的程控交换机放号，采用PCM专线方式。办公联网采用100M以太网通道方式进行联网。

3.通信网的设计

3.1设计原则

高可靠性：将集控站、基地站和调度中心组成环网；可扩展性：将建成完整统一、组网灵活、易扩充的弹性网络平台，充分留有扩容余地；可管理性，网络采用分层的网络结构，采用统一的网管系统进行网络管理；可实施性：充分分析现有的光纤以及传输网络，充分考虑网络的可实施性。

3.2设计范围

整个通信系统包括光传输设备、网络单元管理系统、PCM一次群设备、通信电源及电池、通信综合监控设备、调度程控交换机、调度录音系统、综合配线系统、通信防雷系统和通信光缆等设备。

3.3设计内容

3.3.1光纤数字传输系统的构成与配置

1）光纤数字传输系统的制式、速率和容量：光传输设备采用SDH制式，容量为STM-16，传输速率为2.5Gbit/s；2）光纤芯数的配置：光纤选用G.652型1310和1550nm双窗口光纤，芯数不少于24芯；3）保护方式：采用光纤通信电路二纤单向通道保护环的方式。

3.3.2光传输计算

1）光传输系统的光链路构成：光纤数字线路系统中继段光链路应满足ITU-TG..956建议；2）光传输计算的依据：根据邮电部YD/T5095-2000规定，再生段长度首选最坏值设计法计算。利用衰减受限式对实际中继距离下的系统裕度进行核算。L=（Ps-Pr-Pp-MC-ΣAC）/（AF+As）。

3.3.3色散中继长度计算

1）色散中继长度计算的依据根据邮电部YD/T5095-2000规定，色散受限系统实际可达再生段距离可用下式计算：L=Dmax/D。

2）光路的色散计算：对于1550nm窗口，色散系数D=20ps/nm•km。2.5G光板色散指标为12800ps/nm；传输最大距离L=（1280ps/nm）/（20ps/nm/km）＝640km理论上2.5G传输系统传输距离可达640km，不需要进行色散补偿，实际上距离传输距离不大于120km时，光纤色散均在各生产厂家的2.5G光传输系统的色散容限范围内。

3.3.4光传输设备性能参数

1）光传输设备系统性能要求

工作波长：1310、1550nm，单模；传输速度：2.5Gb/s；传输容量：STM-16；线路保护方式：1+1保护；支路接口单元保护方式：

2Mbit/s1：N保护

34Mbit/s1：N保护

STM-11：N保护

交叉等级：VC-12、VC-3、VC-4环网支持：二纤单向（双向）通道保护自愈环，二纤（四纤）双向复用段保护环。外同步接口：至少配备2个外同步时钟输入接口和一个外同步时钟输出接口，各接口特性符号ITU-T建议G.703对2048kb/s接口及2048kHz同步接口的规范要求，并优选2048kb/s接口。内部公务接口：应具备选址呼叫和会议呼叫两种功能。

NMS接口：Q3G773、Q.811-812；LCT接口：RS-232；电源要求：标称-48VDC（-40V~-72V）；环境要求：温度：-5℃-+40℃；湿度：95%（RH）

2）电接口要求

标称比特率：155.520Mbit/s；比特率容差：±15×10-6；码型：CMI

3.3.5PCM一次群设备

1）系统指标

比特率：2048kbit/s±50ppm；帧结构及复用特性：应符合ITU-TG..704/3.3建议；编码方式：单路编码，A律十三折线；时钟源：内部或外部的2048kHz和外部的64kHz；

3.3.6通信电源

根据主设备的电源要求，保证系统运行的可靠性，选用-48V直流作为通信电源。供电最大容量不超过7kW。交流电源要求从不同站用交流盘单独引出。电源设备要求具备远程监控的功能。并同期在集控站配置电源监控系统，将相关数据的采集和控制接入到原有电源监控系统中。

3.3.7调度程控交换机

为满足集控系统的通道要求，需要在集控中心新上调度交换机。基地站和所管理的变电站由该调度交换机放号解决。此外需在集控中心安装数字录音设备，采用局端录音方式。

3.3.8光缆选型

光缆选用全介质自承式光缆，形式为：非金属加强芯，松套管式，油膏填充，聚乙烯内护套，高强度芳纶丝抗张，耐电蚀AT外护套。普通采用非金属加强芯+松套管+内护套+涂塑钢带+外护套的光缆结构。光缆应具备抗电腐蚀、防水、耐侧压的能力，以满足电力通信网安全运行的要求。阻燃光缆采用非金属加强芯+松套管+内护套+玻璃纱+外护套的光缆结构为站内引入缆，采用低烟无卤外护套。纤芯为常规B1型，常规光纤，1310nm波长衰减小于0.4dB，1550nm波长衰减小于0.22dB。使用环境温度要-40℃~+60℃。

4.结论

目前的变电站通信系统只是侧重于电力通信网络的某一方面的需求，如远动信号、电话等，并没有从综合的角度来考虑整个电力通信网络的需求，不能很好的适应电力通信网络的发展和变化。而集控中心的业务需求种类多，对通信通道的要求也不尽相同，使综合考虑和解决电力通信通道方案成为可能和必然。

参考文献：

[1]王朝，韩续，胡洋.浅谈电力通信集中监控管理系统[J].城市建设理论研究，2014（15）.：185-196.

[2]孟宝坤.天津东丽供电分公司集控系统通信网的设计与实现[D].华北电力大学（保定）华北电力大学，2010.