淺談電力集控系統(tǒng)通信網(wǎng)的業(yè)務(wù)需求及設(shè)計(jì)

孟寶坤

天津市電力公司東麗供電分公司，天津 300300

0 引言

變電站實(shí)現(xiàn)無人值班和遠(yuǎn)方監(jiān)控是變電站自動化技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。電力通信網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)變電站集中控制和電網(wǎng)調(diào)度自動化的基礎(chǔ)，是確保電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要手段，是電力系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)設(shè)施。

1 通信網(wǎng)業(yè)務(wù)需求分析及通道組織方案

電力集控系統(tǒng)對于通信網(wǎng)的業(yè)務(wù)需求主要集中在調(diào)度集控系統(tǒng)、防誤操作系統(tǒng)、遙視系統(tǒng)、MIS系統(tǒng)、調(diào)度電話系統(tǒng)以及辦公電話和聯(lián)網(wǎng)等方面的需求。對應(yīng)的通信解決方案應(yīng)至少包括100M、2M數(shù)據(jù)通道以及PCM專線等3種形式的通道。具體組織方案為：

1）調(diào)度至集控站、基地站調(diào)度集控自動化數(shù)據(jù)通道方式：采用100M以太網(wǎng)通道；2）各受控站至集控站的防誤操作系統(tǒng)通道方式：采用2M數(shù)據(jù)通道；3）各受控站至集控站的遙視通道方式：采用100M以太網(wǎng)通道；4）集控站和基地站MIS系統(tǒng)通道方式：采用100M以太網(wǎng)通道；5）調(diào)度至集控站的調(diào)度電話通道方式：采用調(diào)度交換機(jī)2M數(shù)字中繼方式接入調(diào)度電話交換網(wǎng)；6）集控站和基地站的辦公電話利用現(xiàn)有的程控交換機(jī)放號，采用PCM專線方式。辦公聯(lián)網(wǎng)采用100M以太網(wǎng)通道方式進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。

2 通信網(wǎng)的設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)原則

高可靠性：將集控站、基地站和調(diào)度中心組成環(huán)網(wǎng)；可擴(kuò)展性：將建成完整統(tǒng)一、組網(wǎng)靈活、易擴(kuò)充的彈性網(wǎng)絡(luò)平臺，充分留有擴(kuò)容余地；可管理性：網(wǎng)絡(luò)采用分層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，采用統(tǒng)一的網(wǎng)管系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理；可實(shí)施性：充分分析現(xiàn)有的光纖以及傳輸網(wǎng)絡(luò)，充分考慮網(wǎng)絡(luò)的可實(shí)施性。

2.2 設(shè)計(jì)范圍

整個通信系統(tǒng)包括光傳輸設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)單元管理系統(tǒng)、PCM一次群設(shè)備、通信電源及電池、通信綜合監(jiān)控設(shè)備、調(diào)度程控交換機(jī)、調(diào)度錄音系統(tǒng)、綜合配線系統(tǒng)、通信防雷系統(tǒng)和通信光纜等設(shè)備。

2.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容

2.3.1 光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成與配置

1）光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)的制式、速率和容量：光傳輸設(shè)備采用SDH制式，容量為STM-16，傳輸速率為2.5Gbit/s；

2）光纖芯數(shù)的配置：光纖選用G.652型1310和1550nm雙窗口光纖，芯數(shù)不少于24芯；

3）保護(hù)方式：采用光纖通信電路二纖單向通道保護(hù)環(huán)的方式。

2.3.2 光傳輸計(jì)算

圖1 光傳輸系統(tǒng)中繼段光鏈路圖

1）光傳輸系統(tǒng)的光鏈路構(gòu)成：光纖數(shù)字線路系統(tǒng)中繼段光鏈路應(yīng)滿足ITU-T G..956建議，其光鏈路構(gòu)成見圖1；

2）光傳輸計(jì)算的依據(jù)：根據(jù)郵電部YD/T 5095-2000規(guī)定,再生段長度首選最壞值設(shè)計(jì)法計(jì)算。利用衰減受限式對實(shí)際中繼距離下的系統(tǒng)裕度進(jìn)行核算。

2.3.3 色散中繼長度計(jì)算

1）色散中繼長度計(jì)算的依據(jù)根據(jù)郵電部YD/T 5095-2000規(guī)定,色散受限系統(tǒng)實(shí)際可達(dá)再生段距離可用下式計(jì)算：

2）光路的色散計(jì)算：

對于1550nm窗口，色散系數(shù)D=20 ps/nm·km

2.5G光板色散指標(biāo)為12800 ps/nm

理論上2.5G傳輸系統(tǒng)傳輸距離可達(dá)640km，不需要進(jìn)行色散補(bǔ)償，實(shí)際上距離傳輸距離不大于120km時，光纖色散均在各生產(chǎn)廠家的2.5G光傳輸系統(tǒng)的色散容限范圍內(nèi)。

2.3.4 光傳輸設(shè)備性能參數(shù)

1）光傳輸設(shè)備系統(tǒng)性能要求

工作波長：1310、1550nm，單模；傳輸速度：2.5Gb/s；傳輸容量：STM-16；線路保護(hù)方式：1+1保護(hù)；支路接口單元保護(hù)方式：

2Mbit/s 1：N保護(hù)

34Mbit/s 1：N保護(hù)

STM-1 1：N保護(hù)

交叉等級：VC-12、VC-3、VC-4

環(huán)網(wǎng)支持：二纖單向（雙向）通道保護(hù)自愈環(huán)，二纖（四纖）雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)。

外同步接口：至少配備2個外同步時鐘輸入接口和一個外同步時鐘輸出接口，各接口特性符號ITU-T建議G.703對2048kb/s接口及2048kHz同步接口的規(guī)范要求，并優(yōu)選2048kb/s接口。

內(nèi)部公務(wù)接口：應(yīng)具備選址呼叫和會議呼叫兩種功能。

NMS接口：Q3 G773、Q.811-812

LCT接口：RS-232

電源要求：標(biāo)稱-48V DC （-40V～ -72V）

環(huán)境要求：溫度： -5℃ -+40℃

濕度： 95%（RH）

2）電接口要求

標(biāo)稱比特率：155.520Mbit/s；比特率容差：±15×10-6；碼型：CMI

2.3.5 PCM一次群設(shè)備

1）系統(tǒng)指標(biāo)

比特率：2048kbit/s±50ppm；

幀結(jié)構(gòu)及復(fù)用特性：應(yīng)符合ITU-T G..704/3.3建議；

編碼方式： 單路編碼，A律十三折線；

時鐘源：內(nèi)部或外部的2048kHz和外部的64kHz；

2.3.6 通信電源

根據(jù)主設(shè)備的電源要求，保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，選用-48V直流作為通信電源。供電最大容量不超過7kW。交流電源要求從不同站用交流盤單獨(dú)引出。電源設(shè)備要求具備遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能。并同期在集控站配置電源監(jiān)控系統(tǒng)，將相關(guān)數(shù)據(jù)的采集和控制接入到原有電源監(jiān)控系統(tǒng)中。

2.3.7 調(diào)度程控交換機(jī)

為滿足集控系統(tǒng)的通道要求，需要在集控中心新上調(diào)度交換機(jī)。基地站和所管理的變電站由該調(diào)度交換機(jī)放號解決。此外需在集控中心安裝數(shù)字錄音設(shè)備，采用局端錄音方式。

2.3.8 光纜選型

光纜選用全介質(zhì)自承式光纜，形式為：非金屬加強(qiáng)芯，松套管式，油膏填充，聚乙烯內(nèi)護(hù)套，高強(qiáng)度芳綸絲抗張，耐電蝕AT外護(hù)套。

普通采用非金屬加強(qiáng)芯+松套管+內(nèi)護(hù)套+涂塑鋼帶+外護(hù)套的光纜結(jié)構(gòu)。光纜應(yīng)具備抗電腐蝕、防水、耐側(cè)壓的能力，以滿足電力通信網(wǎng)安全運(yùn)行的要求。

阻燃光纜采用非金屬加強(qiáng)芯+松套管+內(nèi)護(hù)套+玻璃紗+外護(hù)套的光纜結(jié)構(gòu)為站內(nèi)引入纜，采用低煙無鹵外護(hù)套。

纖芯為常規(guī)B1型，常規(guī)光纖，1310nm波長衰減小于0.4dB，1550nm波長衰減小于0.22dB。使用環(huán)境溫度要-40℃～+60℃。

3 結(jié)論

目前的變電站通信系統(tǒng)只是側(cè)重于電力通信網(wǎng)絡(luò)的某一方面的需求，如遠(yuǎn)動信號、電話等，并沒有從綜合的角度來考慮整個電力通信網(wǎng)絡(luò)的需求，不能很好的適應(yīng)電力通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和變化。而集控中心的業(yè)務(wù)需求種類多，對通信通道的要求也不盡相同，使綜合考慮和解決電力通信通道方案成為可能和必然。