基于電力系統(tǒng)的通信技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展

趙琦

（甘肅省電力設(shè)計院 甘肅省蘭州市 730050）

基于電力系統(tǒng)的通信技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展

趙琦

（甘肅省電力設(shè)計院 甘肅省蘭州市 730050）

電力系統(tǒng)通信是電力網(wǎng)絡(luò)正常運行的基礎(chǔ)，同時也是電力系統(tǒng)不斷進(jìn)步的重要推動力，目前已經(jīng)逐漸受到國家各部門的高度重視。想要使電力系統(tǒng)不斷完善與發(fā)展，擁有更好的發(fā)展前途，那就要對電力系統(tǒng)通信技術(shù)以及電力系統(tǒng)的出現(xiàn)和發(fā)展歷史以及現(xiàn)今發(fā)展?fàn)顩r有著客觀的認(rèn)識，本文就是對電力通信行業(yè)進(jìn)行簡單的介紹并提出發(fā)展方向和建議。

電力系統(tǒng)；SDH技術(shù)；光纖通信

引言

在通信技術(shù)和電力技術(shù)飛速發(fā)展的今天，我國的電力通信行業(yè)也隨著時代的腳步在不斷進(jìn)步與完善。20世紀(jì)90年代以來，計算機網(wǎng)、電信網(wǎng)、電視網(wǎng)等加快腳步融為一體，數(shù)字化革命加快，促進(jìn)了通信行業(yè)的飛速發(fā)展。通信行業(yè)不僅在人類交流中發(fā)揮至關(guān)重要的作用，更在經(jīng)濟上發(fā)揮著別的行業(yè)所代替不了的作用，促進(jìn)世界經(jīng)濟一體化、和諧化，使之快速繁榮與發(fā)展。

1 電力系統(tǒng)通信概況

近年來隨著通信技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)是否能夠長時間、高效率的持續(xù)正常可靠運行，取決于電力系統(tǒng)通信技術(shù)的可靠性、高效性以及先進(jìn)性。國家電網(wǎng)公司提出了建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，利用先進(jìn)的通信、信息和控制技術(shù)，構(gòu)建以信息化、自動化、互動化為特征的堅強智能電網(wǎng)的戰(zhàn)略發(fā)展目標(biāo)，制定了從發(fā)電到用戶各應(yīng)用環(huán)節(jié)和通信信息平臺的發(fā)展路線。

通信網(wǎng)絡(luò)是支撐智能電網(wǎng)的公共平臺，是“貫穿發(fā)電、輸電、變電、配電、用戶、調(diào)度六個環(huán)節(jié)”，實現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”三流合一的不可缺少的重要手段。

骨干通信網(wǎng)光纖傳輸網(wǎng)100%覆蓋220kV及以上變電站、直屬電廠、地（市）公司及超高壓公司，省調(diào)直調(diào)電廠光纖網(wǎng)絡(luò)覆蓋率達(dá)到80%以上，各地（市）光環(huán)網(wǎng)在主要覆蓋110kV變電站及營業(yè)站的同時，逐步向35kV變電站及縣調(diào)延伸。電力通信傳輸網(wǎng)已成為保障電網(wǎng)安全、提高自動化控制水平及提高管理信息化水平的重要基礎(chǔ)保證。Ⅲ級傳輸網(wǎng)依據(jù)電網(wǎng)主網(wǎng)結(jié)構(gòu)及地形特點，覆蓋各地區(qū)。地區(qū)Ⅳ級傳輸網(wǎng)依托城、配網(wǎng)線路資源，以SDH光通信為主、一點多址微波及支線微波為輔的地區(qū)Ⅳ級傳輸網(wǎng)絡(luò)，Ⅳ級傳輸網(wǎng)覆蓋各地區(qū)主要的110kV變電站、部分35kV變電站及部分營業(yè)站、供電所。

2 光纖通信技術(shù)在電力系統(tǒng)通信中的應(yīng)用

光纖通訊技術(shù)是光導(dǎo)纖維通訊技術(shù)的簡稱，就是利用光導(dǎo)纖維傳輸信號、實現(xiàn)信息傳遞的一種通信方式。光纖由纖芯、包層和涂層組成，內(nèi)芯非常細(xì)，包層對纖芯起保護(hù)作用，涂層的作用就是增加光纖的韌性，達(dá)到保護(hù)光纖的目的。光纖通訊傳輸?shù)慕橘|(zhì)是光纖，在電力信息傳輸過程中，系統(tǒng)中所采用的光纖不是單獨的一根，而是由許多單根光纖組合在一起，完成信息的傳遞。

在電力通信系統(tǒng)中，最常用的光纖有光纖復(fù)合地線、光纖復(fù)合相線和自承式光纜等。光纖復(fù)合地線含有一定光纖單元的地線稱作光纖復(fù)合地線。這種光纖單元具有地線的作用，可以防止輸電線路發(fā)生雷擊現(xiàn)象，使用起來安全可靠。而且還具有光纖的優(yōu)點，能夠利用電力線路的地線中的光纖輸送信息，在使用過程中不需要特別的維護(hù)，比較適于舊電路的改造和新線路的建設(shè)。光纖復(fù)合相線是將光纖芯單元復(fù)合在輸電線路的某一相里的一種電力光纜，有效解決了輸電架空線路受限的問題，這樣能夠充分利用電力系統(tǒng)的輸電線路的資源，節(jié)約了電能和資源。自承式光纜分為金屬自承式和全介質(zhì)自承式兩種。金屬自承式光纜結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)成本低，在實際應(yīng)用中不需要考慮熱容量和短路電流等因素。全介質(zhì)自承式光纜直徑小、質(zhì)量輕，絕緣性能強，具有穩(wěn)定的光學(xué)性能，特別是在事故狀態(tài)下能夠減少停電造成的損失。

隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展，載波通道己經(jīng)無法滿足如今電網(wǎng)通信的需求，不能提供高速率高可靠性的信息通道。目前光纖通信己經(jīng)廣泛的運用于電力系統(tǒng)中，它的優(yōu)點是容量大、速率高，另外還可提供高可靠性的保護(hù)通道，并且能隨電力線路同期建設(shè)。2009年某省級電力通信網(wǎng)已建成光纜總長度為8228km，其中OPGW光纜5294km，占光纜總長度的64.3%；ADSS光纜1718km，占光纜總長度的20.9%；其他光纜（普通非金屬光纜、OPPC光纜）1216km，占光纜總長度的14.8%。2010年建設(shè)光纜線路2249km，2010年底光纜總長度10477km。其中OPGW光纜7365km，占光纜總長度的70.4%；ADSS光纜1896km，占光纜總長度的18.0%；其他光纜1108km，占光纜總長度的10.6%。

3 SDH在電力系統(tǒng)通信中的應(yīng)用

SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步數(shù)字體系）是一種將復(fù)接、線路的傳輸及交換功能融為一體，并且由統(tǒng)一的網(wǎng)管系統(tǒng)操作管理的綜合信息傳送網(wǎng)絡(luò)。SDH可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)有效管理，實時業(yè)務(wù)監(jiān)控。動態(tài)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)，不同設(shè)備間的互通等多項功能，能很大的提高網(wǎng)絡(luò)資源得利用率，降低運行管理及維修護(hù)理費用，實現(xiàn)靈活可靠和高效的網(wǎng)絡(luò)運行與維護(hù)，因此SDH是當(dāng)今世界在信息傳輸技術(shù)方面的發(fā)展和應(yīng)用的熱點，普遍應(yīng)用于信息通信領(lǐng)域。

SDH網(wǎng)是由一些SDH的網(wǎng)絡(luò)單元組成的，在光纖上進(jìn)行同步傳輸、復(fù)用、分插和交叉連接的網(wǎng)絡(luò)。SDH網(wǎng)有全世界統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點借口NNI，從而簡化了信號的互通以及信號的傳輸、復(fù)用、交叉連接等過程。SDH網(wǎng)有一套標(biāo)準(zhǔn)化的信息結(jié)構(gòu)等級，并具有塊狀幀結(jié)構(gòu)，允許安排豐富的開銷比特用于網(wǎng)絡(luò)的OAM。SDH網(wǎng)有一套特殊的復(fù)用結(jié)構(gòu)，允許現(xiàn)存準(zhǔn)同步數(shù)字體系、同步數(shù)字體系和寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)的信號都能納入其幀結(jié)構(gòu)中傳輸，既具有兼容性和廣泛的適應(yīng)性。SDH網(wǎng)大量采用軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置和控制，增加新功能和新特性非常方便、適應(yīng)將來不斷發(fā)展的需要。SDH網(wǎng)有標(biāo)準(zhǔn)的光接口，允許不同廠家的設(shè)備在光路上互通。SDH網(wǎng)的基本網(wǎng)絡(luò)單元有終端復(fù)用器、分差復(fù)用器、再生中繼器和同步數(shù)字交叉連接設(shè)備等。

4 電力系統(tǒng)通信技術(shù)在我國的發(fā)展前景

以現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)來看，以服務(wù)堅強統(tǒng)一智能電網(wǎng)建設(shè)為目的，緊密結(jié)合系統(tǒng)一次的電網(wǎng)建設(shè)，建設(shè)完善電力骨干通信網(wǎng)，為電網(wǎng)智能化發(fā)展提供大容量、高可靠性、覆蓋面廣、方式靈活的業(yè)務(wù)通信網(wǎng)絡(luò)。從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上對骨干通信網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化改造，骨干通信電路實現(xiàn)雙路由、雙設(shè)備、雙電源，核心環(huán)網(wǎng)容量達(dá)到40+10G，各地區(qū)骨干電路容量達(dá)到10+2.5G。

行政交換網(wǎng)加強網(wǎng)絡(luò)運行穩(wěn)定性；進(jìn)一步優(yōu)化電力行政專用網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，組建以公司交換機為核心匯接中心，分別設(shè)置地區(qū)匯接中心的電力專用行政網(wǎng)。調(diào)度交換全面覆蓋各級調(diào)度、各電壓等級的變電站、直調(diào)電廠的電力調(diào)度專用通信網(wǎng)。電視電話會議系統(tǒng)針對現(xiàn)狀，結(jié)合通信建設(shè)及規(guī)劃，省電視電話會議系統(tǒng)高清，MCU雙機備用。

隨電網(wǎng)通信工程建設(shè)，在保持330kV以上變電站光纖覆蓋100%的同時，逐步實現(xiàn)骨干節(jié)點多方向路由，為網(wǎng)狀網(wǎng)、智能光網(wǎng)絡(luò)、波分網(wǎng)的建設(shè)提供基礎(chǔ)物理平臺。

隨電網(wǎng)通信工程建設(shè)，110kV變電站實現(xiàn)光纖覆蓋100%，新建城網(wǎng)的35kV變電站實現(xiàn)光纖覆蓋100%。

對110kV變電站的光纖匯聚網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化和改造，提升容量，實現(xiàn)重要變電站通信系統(tǒng)的環(huán)網(wǎng)運行；加大35kV變電站通信網(wǎng)建設(shè)，全面建成以區(qū)域調(diào)度為中心的35kV通信網(wǎng)。

電力通信網(wǎng)包括傳輸網(wǎng)、支撐網(wǎng)、業(yè)務(wù)網(wǎng)三個部分。骨干傳輸網(wǎng)的建設(shè)包括傳輸電路的建設(shè)、通信站的建設(shè)（包括站內(nèi)傳輸設(shè)備、電源設(shè)備）及利用光纖電路和光通信設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)等三個方面的內(nèi)容。

通信電路的建設(shè)應(yīng)以光纖通信方式為主。新建或改建的送電線路應(yīng)敷設(shè)架空地線復(fù)合光纜（OPGW）。35kV送電線路上應(yīng)敷設(shè)復(fù)合相線光纜（OPPC），根據(jù)電路長度及具體情況適當(dāng)選擇ITU-TG.652及G.655光纖。根據(jù)骨干傳輸網(wǎng)的分布組織行政交換網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，充分利用傳輸環(huán)網(wǎng)建設(shè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的電力行政交換網(wǎng)。對處于行政交換網(wǎng)絡(luò)地區(qū)匯接節(jié)點的程控交換機提出配置要求，對不具備匯接能力的進(jìn)行更新改造。電力調(diào)度交換網(wǎng)要求全部采用2M數(shù)字電路、共路信令方式組建，為電力生產(chǎn)指揮提供高質(zhì)量、安全穩(wěn)定的專用聯(lián)系方式。建設(shè)高清視頻會議系統(tǒng)可使電力視頻會議水平更上新臺階，包括為電力所轄系統(tǒng)單位提供流暢的視頻圖像、清晰的聲音，以便系統(tǒng)具備更高的安全運行可靠性。將現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、傳輸設(shè)備、終端設(shè)備、輔助設(shè)備的網(wǎng)管系統(tǒng)信息接入通信網(wǎng)綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)，通信網(wǎng)全網(wǎng)統(tǒng)一運行管理平臺。將電源監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控、視頻監(jiān)控等信息接入至通信網(wǎng)綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)，對各通信站點環(huán)境情況進(jìn)行集中監(jiān)控管理。

5 結(jié)束語

按照全網(wǎng)統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一部署、分步分層實施的原則，以滿足堅強智能電網(wǎng)通信需求為核心，以提高網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的安全可靠性、提高各級通信資源的高效管理、合理調(diào)配能力、拓展對各類業(yè)務(wù)的承載能力為目標(biāo)，構(gòu)建以骨干通信網(wǎng)為主體、配電通信網(wǎng)為延伸、各級通信網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的結(jié)構(gòu)合理、先進(jìn)實用、堅強高效、覆蓋全面、接入靈活、兼容性好、具有業(yè)務(wù)感知能力和自愈能力的一體化通信網(wǎng)絡(luò)，為堅強智能電網(wǎng)建設(shè)提供堅強可靠的通信基礎(chǔ)平臺。

[1]李文海，毛京麗，石方文．?dāng)?shù)字通信原理[M]．北京.人民郵電出版社，2001.6；143～148．

[2]王輝，王平，于虹．光纖通信[M]．北京.電子工業(yè)出版社，2004，8：59～65．

[3]毛謙．我國光纖通信技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀和前景[J]．電信科學(xué)，2006，22（8）：1～4．

[4]梅魯海．基于SDH光網(wǎng)絡(luò)的分層區(qū)域式保護(hù)通信系統(tǒng)的可靠性研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2014，42（21）：81～85.

TN915.853

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1004-7344（2016）24-0098-02

2016-8-9