南方電網應急通信網技術研究

王 勇，高 鵬，黃 盛

(1.中國南方電網電力調度通信中心 廣州510623；2.廣東省電力設計研究院 廣州510663）

1 前言

為了貫徹黨中央、國務院關于提高電力設施抗災能力的要求，最大限度地減低災害對社會經濟發展和人民群眾生活造成的影響，南方電網應急通信網開展了建設工作。

南方電網應急通信網要確保在嚴重自然災害下，總調、中調和地調之間以及與重要電廠、變電站之間的調度電話和調度自動化業務不得中斷，確保電網抗災及恢復需要；不得因通信通道原因迫使線路或機組停運或無法恢復，確保電網所有設備有保護地運行。

2 應急通信技術選擇

目前，國內外采用的通信技術有光纖、微波、衛星、載波、移動通信等；光纜敷設主要有普通架空、地埋、海底光纜、電力OPGW、電力ADSS、電力GWWOP等方式，不同通信技術抗自然災害能力分析見表1。

從表1的比較中可以看出，不同的通信技術在應對不同自然災害能力方面各有所長。

（1）OPGW/ADSS光纜與地埋光纜

目前，光纜的敷設方式主要有兩種，即架空（OPGW、ADSS等）和地埋（管道光纜）。OPGW/ADSS采用架空方式敷設于輸電線路上端，整體的抗災能力較強，但對大規模凝凍天氣造成的冰災抵抗力相對較弱。地埋光纜由于埋在地下，因此抗臺風、冰災等自然災害的能力較強。但是面對洪水、臺風等自然災害時，由于電力架空光纜附掛在線路鐵塔上，依托鐵塔基礎堅固的特點，只要洪水不沖垮線路鐵塔，臺風不刮倒鐵塔，OPGW/ADSS都是非常可靠的。地埋光纜在抗洪水沖擊等自然災害的能力則較弱，容易被沖毀。OPGW/ADSS光纜與地埋光纜的抗災能力形成互補。

（2）公用通信網與電力通信網

電力通信專網采用的光纖通信技術與其他公用通信網所采用的是同樣的技術，但在路由組織、設備配置方面更加體現電力業務的需求。公用通信網有強大的移動通信、衛星通信、無線通信等技術，可用于傳輸低速數據、語音業務，抗災能力相對較強。在應急狀態下，公用通信網可與電力通信網在調度電話等語音類業務上形成互補。

表1 各種通信方式的抗災能力分析比較

（3）廠站至調度機構的調度電話和調度自動化業務

廠站至調度機構的調度電話和調度自動化業務可用不同敷設方式光纜來提高抗災能力，不具備地埋光纜條件的廠站可采用衛星通信等無線通信來保障。

（4）電力線載波

電力線載波是線路保護優秀的應急通信手段，能夠隨著受災線路的搶修同期修復，做到線路在通信在。

南方電網應急通信網的主要建設原則如下：

·重要電廠、變電站的220 kV及以上線路架空光纜全部同時中斷情況下，仍應保障調度電話、調度自動化業務不中斷；

·總調、中調應具有不少于3個通信出口方向，光纜敷設方式宜采用地埋、管道等方式；

·冰災范圍內的220 kV及以上電壓等級的重要變電站、電廠，應建設地埋光纜或采用低電壓等級線路等架空方式進站的光纜，遵循“就近接入”的原則接入地區電網通信網絡；

·冰災范圍內不具備敷設光纜的220 kV及以上電壓等級的重要變電站、電廠，應采用電力載波和衛星通信方式；

·地區通信網應預留必要的應急通信技術接口；

·各級調度機構之間應急通信可利用公網地埋光纜、基于SDH技術的通信電路；

·重要500 kV線路至少保留一路復用電力線載波通道，確保繼電保護、調度電話和調度自動化業務的應急通信；

·具有應急光通信迂回路由的重要220 kV站點，原則上不更換高頻收發信機，不具備迂回路由的站點應保證至少一條線路采用復用電力線載波方式。

3 主干應急通信技術方案

（1）變電站/換流站就近接入應急光纜

南網主干網節點為了抵抗冰雪災害，充分利用地區通信網絡，需要就近建設地埋光纜把主干網節點連入地區電力通信網。基本思路為自建一段公網地埋光纜點至廠站的地埋光纜，再租用公網地埋光纜纖芯資源與自建光纜連接，配置光口把廠站與地區通信網互聯。廠站地埋光纜建設關系示意如圖1所示。

（2）衛星通道建設

在不具備條件建設地埋或低電壓架空光纜變電站、電廠采用衛星應急通信方案。

衛星通信頻率分兩種：分為C波段鏈路和Ku/Ka波段鏈路。C波段鏈路的抗雨率能力和受天氣變化影響較小，鏈路通道質量較高，但建站費用較高。

C波段鏈路和Ku/Ka波段鏈路通道，帶寬都可以從64 kbit/s顆粒到2 Mbit/s，衛星通信每一跳（上衛星到下衛星通信）時延約300 ms～500 ms。

南網總調租用公網傳輸帶寬接入公網衛星通信廣州關口局，各遠距離電廠安裝2.4 m衛星天線一套，并租用2×64 kbit/s雙向衛星鏈路。電廠可與中心站通過衛星鏈路和地面光纖鏈路實現語音數據通信。電廠RTU裝置關閉AGC、PMU功能，減小通信流量到64 kbit/s帶寬內。南網主干衛星通信示意如圖2所示。

超高壓公司還配置1臺移動衛星通信車，能夠快速臨時組織受災站點的業務通道。

（3）應急通信電路組織

建設應急光纜的站點利用應急光纜把站內主干傳輸網設備與本地區傳輸網設備互聯，通過組織跨地區網、省網、南網主干網形成應急站點到總調的調度自動化和調度電話應急2 Mbit/s電路，為沒有載波通信的線路保護兩站點間組織保護業務應急通信電路。

當冰災情況進一步惡化，電力專網應急通信電路也發生中斷，立即啟用中國電信2 Mbit/s電路應急通信電路（長期租用或臨時租用），作為業務應急通信電路的備用。

使用電力應急通信電路和公網2 Mbit/s電路傳輸線路保護業務時，原光纖差動保護要更換成距離保護，以適應電力應急通信電路時延長，公網2 Mbit/s電路時延長且開通自愈保護功能的特點。

原有載波通信的線路保護業務仍然把載波通道作為應急通信通道使用，當線路受災后，應隨線路修復同期修復載波通道。

（4）主干EMS應急通道

總調EMS專線通道分為E1+路由器方式和傳輸網MSTP專線方式。對于E1+路由器方式，應急時直接把常規E1端口改接到應急E1端口上，對于傳輸MSTP專線方式需要在總調和站點加裝協議轉換器，形成應急二層以太網透傳通道。南網總調自通信機房配置插卡式協議轉換器和以太網交換機匯聚各站點的EMS專線。以太網交換機匯聚各協議轉換器后，配置VLAN Trunk與自動化機房MSTP板卡連接，與原有EMSMSTP專線通道配置在一個同一個VLAN中，各站RTU的網關仍然為自動化EMS路由器。應急操作時只需插拔網線，不需修改路由器配置。方案示意如圖3所示。

4 主干應急通信網測試效果

南網總調對主干應急通信網全部應急業務通道進行了逐一測試，共分為3類：電力應急通信通道、電信租用2 Mbit/s應急通道和衛星應急通道。

應急通道中最復雜的一條通道桂林—黎平站線路保護應急通信方案示意如圖1所示，測試結果如下。

（1）桂林—黎平

W9T60環路時間26.264 ms；W9T61環路時間26.219 ms。

（2）W9T60測試25 h，共有44個比特誤碼，比特誤碼率為2.699E-10。

經過實際測試，應急通道全部發揮應急作用。按照主干應急通信電路運行預案，當正常通信通道中斷時，啟動應急通信網即可保障調度電話、調度自動化、線路保護業務的暢通。