光傳輸技術(shù)在電力系統(tǒng)智能變電站中的應(yīng)用

廈門連宋水利電力勘察設(shè)計(jì)有限公司 李慧芳

現(xiàn)代智能變電站中通過安裝不同品牌的光傳輸通信設(shè)備，經(jīng)過信息采集、轉(zhuǎn)換、傳輸?shù)冗^程，將變電站中的數(shù)據(jù)、語音、寬帶、IP 等常規(guī)業(yè)務(wù)進(jìn)行低損耗傳輸，實(shí)現(xiàn)變電站和調(diào)度中心的有效通信。

1 光傳輸技術(shù)基本的理論

1.1 光傳輸概念

所謂光傳輸技術(shù)就是經(jīng)過SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步數(shù)字體系）為不同速率的數(shù)字信號(hào)的傳輸提供相應(yīng)等級(jí)的信息結(jié)構(gòu)，包括復(fù)用方法和映射方法，以及相關(guān)的同步方法組成的一個(gè)技術(shù)體制。SDH 傳輸業(yè)務(wù)信號(hào)時(shí)，各種業(yè)務(wù)信號(hào)要進(jìn)入SDH 的幀都要經(jīng)過映射、定位和復(fù)用三個(gè)步驟。SDH 網(wǎng)是由一些SDH 的網(wǎng)絡(luò)單元（NE）組成的，在光纖上進(jìn)行同步信息傳輸、復(fù)用、分插和交叉連接的網(wǎng)絡(luò)[1]。

1.2 基本原理

光傳輸系統(tǒng)中的SDH 采用的信息結(jié)構(gòu)等級(jí)被稱為同步傳送模塊STM-N（SynchronousTransport Mode，N=1，4，16，64），最基本的模塊為STM-1，四個(gè)STM-1同步復(fù)用構(gòu)成STM-4，以此類同步復(fù)用構(gòu)成STM-16、STM-64……SDH 不同等級(jí)比特率（M bit/s）及最大通道容量（等效話路）分別為：STM-1/155.52/1890、STM-4/622.08/7560、STM-16/2488.32/30240、STM-64/9953.28/120960、STM-256/3981.312/483840。

2 光傳輸技術(shù)在智能變電站中的應(yīng)用。

下面就以福建南平浦城榮華110kV 新建智能變電站為例詳細(xì)介紹SDH 技術(shù)在電力系統(tǒng)智能變電站中的應(yīng)用。

2.1 110kV 榮華變電站概述

主變規(guī)模：遠(yuǎn)景3×50MVA，本期1×50MVA；110kV 出線：110kV。遠(yuǎn)景4回，采用單母分段接線，接入220kV 丹桂變2回，光伏發(fā)電1回，備用1回。本期2回，單母分段接線，接入220kV 丹桂變2回（新建丹桂-榮華雙回線路JL/G1A-300/6.5km）；35kV：遠(yuǎn)景6回，采用單母分段接線，接入110kV工業(yè)園變1回，35kV 上同變1回，35kV 管厝變1回，備用3回。本期3回，接入110kV 工業(yè)園變1回，35kV 上 同 變1回，35kV 管厝變1回，備用3回；10kV：遠(yuǎn)景24回，采用單母分段接線。本期8回，單母線接線[2]。

2.2 SDH 設(shè)備現(xiàn)狀

浦城縣現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)為華為網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)有華為通信設(shè)備16臺(tái)，其中浦城縣調(diào)現(xiàn)有華為OSN 2500通信設(shè)備一臺(tái)，管厝變現(xiàn)有華為OSN1500通信設(shè)備一臺(tái)，35kV 上同變現(xiàn)有華為OSN 1500通信設(shè)備一臺(tái)，110kV 工業(yè)園變現(xiàn)有OSN 2500通信設(shè)備一臺(tái)，220kV 丹桂變現(xiàn)有烽火780B 通信設(shè)備一臺(tái)（圖1）[3]。

圖1 現(xiàn)狀華為SDH 設(shè)備組網(wǎng)圖

2.3 光纖通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖2 現(xiàn)狀烽火SDH設(shè)備組網(wǎng)圖

2.3.1 SDH 設(shè)備選型設(shè)備選型。為便于光纜通信設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)管理和運(yùn)行維護(hù)，榮華變電站SDH 設(shè)備均優(yōu)先選用與互聯(lián)站點(diǎn)的SDH 設(shè)備同一廠家的系列產(chǎn)品，即華為SDH 設(shè)備和泰科SDH 設(shè)備。

設(shè)備性能指標(biāo)。光傳輸設(shè)備應(yīng)符合YD/T 5095-2005，YD/T 5095-2005中未提及的指標(biāo)參見ITU-T建議G.782，G.783，G.784，G.707，G.957，G.958，G.703，G.825，G.826，G.813。傳輸容量2.5G/622M；動(dòng)態(tài)范圍（BER ≤10-12）為全動(dòng)態(tài)范圍；光接口V L16.2/L16.1/S4.1/S1.1；交叉連接矩陣及端口支持能力。該設(shè)備應(yīng)提供配置成終端復(fù)用設(shè)備的能力，當(dāng)線路側(cè)僅有一個(gè)方向的光接口工作時(shí)，支路側(cè)應(yīng)能將STM-16信號(hào)內(nèi)的全部支路以STM-4信號(hào)或STM-1信號(hào)終結(jié)，以及不少于252×2Mb/s 信號(hào)的終端能力；該設(shè)備具有MSTP 功能：以太網(wǎng)業(yè)務(wù)接入及處理能力，應(yīng)具有10M/100M 自適應(yīng)以太網(wǎng)處理功能；電接口：2Mb/s；碼型：HDB3（ITU-T G.703）；阻抗：75Ω，不平衡或120Ω，平衡可選；網(wǎng)絡(luò)管理接口：可提供Q3接口和F 接口（ITU-T G.773和G.784）[4]。2.3.2 中繼段距離計(jì)算

系統(tǒng)參考結(jié)構(gòu)：光傳送系統(tǒng)參考結(jié)構(gòu)滿足ITU-T G956建議，其典型結(jié)構(gòu)見圖3，圖中S 為在光纖上位于光發(fā)射機(jī)后的一點(diǎn)、R 為在光纖上位于光發(fā)射機(jī)前的一點(diǎn)、PS 為在S 點(diǎn)輸出功率、PR 為在R 點(diǎn)接收靈敏度、ODF 為光配線架、E/O 為光發(fā)射機(jī)、O/E 為光接收機(jī)。

圖3 光傳輸系統(tǒng)參考結(jié)構(gòu)圖

中繼段距離計(jì)算：衰減受限中繼段距離計(jì)算采用ITU-T 建議G.957的最壞值計(jì)算法：L1=(Ps-Pr-pp-∑Ac)/(Af+As),式中,L1為衰減受限中繼段長度（km），Ps 為S 點(diǎn)壽命終了時(shí)的光發(fā)送功率（dBm），Pr 為R 點(diǎn)壽命終了時(shí)的光接收靈敏度（dBm），Pp 為光通道功率代價(jià)(dB)，Mc 為光纜線路光功率余量(dB)，ΣAc 為S、R 點(diǎn)間其它連接器衰減之和(dB)，Af 為光纖衰減系數(shù)(dB/km)，As 為光纜固定接頭平均衰減(dB/km)，取0.01(dB/km)；散受限中繼段距離L2=Dmax/D，L2為色散受限中繼段長度（km），Dmax 為S、R 間通道允許的最大色散值(ps/nm)，D為光纖色散系數(shù)(ps/nm·km)，中繼段實(shí)際長度選擇取L1與L2最小值。

依據(jù)以上原則，本工程中繼段距離計(jì)算參數(shù)如下：波長1310Nm、光纖衰減常數(shù)（k）0.36dB/km、每km 光纖接頭衰減常數(shù)（B1）0.02dB/km、活動(dòng)接頭平均衰減（B2）0.5dB/個(gè)、活動(dòng)接頭個(gè)數(shù)（N1）2個(gè)、最大光通道代價(jià)（Pp）1dB、光纜線路儲(chǔ)備量（Mc）3dB、光端機(jī)S 點(diǎn)最小平均發(fā)送功率（Ps）-5dB、光放大器（P）0dB、光端機(jī)R 點(diǎn)最差靈敏度（Pr）-28dB、衰減受限允許中繼段長度（L1）47.37km、電平富余量（Me）12.83dB、要求光端機(jī)SR 間發(fā)送功率不小于（Pmin）10.17dB、光纖色散系數(shù)3.5ps/nm.km、線路最大色散（DDmax）165.7894737ps/nm、要求光端機(jī)允許色散不小于（Dg）＞1600ps/nm、光纜實(shí)際線路長度（L）13.6km。通過光中繼段距離計(jì)算，本工程選用的光口類型是合理的。

2.3 設(shè)備配置

根據(jù)南平地區(qū)通信規(guī)劃，結(jié)合現(xiàn)有光傳輸網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備配置情況，本工程在新建榮華變配置兩套622M/2.5G SDH 設(shè)備,在工業(yè)園變?cè)腥A為OSN 2500設(shè)備上配置一塊S4.1光板光接口板，在管厝變?cè)腥A為OSN 1500設(shè)備上配置一塊S4.1光接口板，在35kV 上同變?cè)蠴SN 1500設(shè)備上配置一塊S4.1光接口板，在220kV 丹桂變?cè)蟹榛?80B 設(shè)備上配置一塊S4.1光板（圖4）

圖4 項(xiàng)目完成后華為SDH 設(shè)備組網(wǎng)圖

圖5 項(xiàng)目完成后烽火SDH 設(shè)備組網(wǎng)圖

2.4 通道組織

榮華110kV 變電站-南平地調(diào)系統(tǒng)通信隨南平浦城丹桂- 榮華110kV 線路工程建設(shè)，組織榮華變- 丹桂變-南平地調(diào)的新的通信通道。榮華110kV 變電站-浦城縣調(diào)系統(tǒng)通信結(jié)合南平浦城榮華-管厝35kV 線路工程及35kV 工上線開端進(jìn)新建榮華變線路工程建設(shè)，組織榮華-管厝-富嶺-九秋-浦城縣調(diào)的新的通信通道。

圖6 系統(tǒng)通信通道組織