电力系统通信技术及规划(1).ppt

2021/3/2,1,电力系统通信技术及规划,,2021/3/2,2,2021/3/2,3,,前言,2021/3/2,4,电力通信网是电网的基础设施，依托电网进行建设，并为电网服务。随着二次系统技术的不断发展，大二次整合的不断推进，通信专业的重要性不断提升。同时，“通信与信息系统”、“电机”分属于不同的专业范畴，项目前期工作人员对通信专业的了解有限，亟须沟通交互。本报告的目标人群电网规划、项目前期工作人员本报告主要内容⑴电力通信技术的普及性介绍⑵电力通信规划的总体介绍⑶在可行性研究阶段，通信设计工程实例,,2021/3/2,5,,通信技术,2021/3/2,6,通信网按功能大体可划分为传输网、业务网和支撑网三部分。,传输网是“信息”广域交互的基础平台。业务网可以更灵活地适应小颗粒业务的接入、交换等。支撑网用于满足系统同步运行，并实时监控设备状态、电路调度等。,2021/3/2,7,电力通信传输网主要有光纤通信、微波通信和电力线载波通信三种方式，远景还将增设卫星通信作为应急通信手段，其中光纤通信占据绝对优势。微波电路的最主要优势在于抗自然灾害的能力强，在风、雨、雪和冰灾时，信道质量会受影响，但通常电路不会中断；它的主要缺点是受通道阻挡、站址选择、信道带宽、信道误码性能等条件限制。微波电路已逐步萎缩，目前省干微波电路仍维持使用，地区微波电路已基本退役。电力线载波是一种濒临淘汰的技术，信道质量差，带宽非常小，应尽量避免使用。目前，电力线载波基本均用于500kV、220kV无光缆线路的线路继电保护通道。卫星通信仅用于应急通信，不作为正常通信方式。目前，卫星通信的资费已大幅度下降，地面站间的２M专线通道约1200元每小时，可按需申请，而卫星手机的资费则要低得多，已在牧区广泛使用。２M带宽可满足30个常规电话同时通信。光纤通信的带宽、性能具有绝对优势，光缆价格低廉，因此成为绝对主流。光纤的带宽潜力巨大，实际带宽取决于设备制造水平。目前，江苏电力省干SDH电路带宽为10G，通过DWDM技术可实现32路信号同纤运行。,传输网,2021/3/2,8,电力企业应用的光缆主要有OPGW、ADSS和普通光缆三类。OPGW、ADSS属于特种光缆范畴，可用于高压、大档距条件，即35kV及以上线路。普通光缆是相对于特种光缆而言的，泛指电信企业常用的无金属光缆，主要用于10kV架空线或管道敷设。,OPGWOpticalfibercompositeoverheadgroundwireADSSAll-dielectricself-supportingopticalcable,2021/3/2,9,左图为ADSS，下图为OPGW。ADSS光缆由内到外为FRP加强芯、容纳光纤的松套管/填充绳、内护套、芳纶纱、外护套。OPGW由铝合金单丝、铝包钢单丝、容纳光纤的中空不锈钢管组成。,2021/3/2,10,OPGW为金属结构，不存在电腐蚀的问题，可以应用于各类电压等级的送电线路。是否采用OPGW，主要取决于投资、工程需要的考虑。从运行情况来看，OPGW到主要问题是雷击断股。江苏已发生多起雷击断股事件。从OPGW到使用规模、运行的时间跨度来看，雷击断股的情况很少，而且多数情况可通过预绞丝修复。因此，OPGW成为近期电力光缆的首选方式。这里需要特别说明的是，江苏多平原，落雷密度低，OPGW雷击损伤是比较罕见的。在重雷区，广泛使用OPGW是有争议的，特别是在110kV线路上架设OPGW，这时ADSS应是一个较好的选择。,OPGW综述,2021/3/2,11,常规地线多采用钢绞线，钢的熔点高，耐雷水平较高，而且结构简单，易修复。,OPGW防雷,OPGW内置光纤，材质为铝合金、铝包钢，防雷性能远低于常规地线。OPGW的防雷性能主要取决于外层单丝的直径和熔点。因此，通常限定OPGW外层单丝的直径和材质，以确保耐雷能力。同时，为降低OPGW的落雷概率，匹配地线也要求逐塔接地。110kVOPGW的横截面较小，外层单丝通常采用小直径的铝合金单丝，耐雷水平有限。因此，在重雷区，舍OPGW而采用ADSS也是有一定道理的。,2021/3/2,12,送电线路为双地线结构，需架设OPGW时，通常按一根OPGW、一根地线设计。地线匹配是指OPGW与地线的弧垂应接近，以保证铁塔两侧的防雷保护角基本一致，水平张力也尽量接近，即OPGW与地线的机械特性应尽量一致。线路发生单相接地故障时，OPGW与地线会流经短路电流，产生焦耳热，危及OPGW安全。首先对该段线路进行短路电流计算，根据短路电流水平合理设计OPGW和地线的分流能力。,OPGW地线匹配及分流,,2021/3/2,13,2021/3/2,14,,,1.测试样本为充有油膏的不锈钢管内的光纤；2．O表示没变色；SC表示轻微变色但可识别；WY表示黄色白色无法区分；G表示变成绿色；X表示变色且无法区分。,2021/3/2,15,ADSS综述,ADSS为全介质结构，安装于相线以下，应用中存在的主要问题是电腐蚀和外力破坏，其中电腐蚀均发生在220kV线路，110kV及以下线路尚未发现电腐蚀。在500kV及以上线路，因电场强度过高，以目前的工艺水平不具备架设ADSS的可能。江苏ADSS应用较多，在2003年以后陆续发生多起220kVADSS电腐蚀断缆事故，镇江、徐州、扬州、宿迁和淮安地区陆续发现电腐蚀案例。ADSS电腐蚀的主要成因是电晕放电、干带飞弧和早期材质不过关，几乎所有的电腐蚀均发生在杆塔连接处。电腐蚀现象无法避免，但可以有效抑制。目前，抑制电腐蚀的措施已比较成熟，多数情况可以比较妥善地解决。,2021/3/2,16,徐州,2021/3/2,17,淮安,2021/3/2,18,镇江,2021/3/2,19,⑴500kV/220kV混压四回路，原则上应按双OPGW建设。⑵500kV/220kV新建架空线路，原则上均采用OPGW。⑶110kV电厂送出线、220kV变间的110kV联络线、220kV变与110kV枢纽变间的联络线，原则上应架设光缆。110kV馈供线仅在电源侧设单套距离零序保护，是否架设光缆视通信需求而定。①110kV全线新建线路，推荐采用OPGW。②110kV新老混合架空线路，可采用OPGWADSS方式，也可全线架设ADSS，具体视新线路的绝对长度和比重而定。⑶管道光缆可采用普通光缆或ADSS，优先采用普通光缆，以降低投资。⑷20kV/10kV架空线，不宜架设光缆，调度端出局光缆除外。⑸光缆纤芯配置①220kV同塔双回线，一般按36芯配置；②110kV光缆，一般按24芯或16芯配置；③调度端出局光缆（调度端至第一个变电所）原则上不低于36芯；,光缆建设意见,2021/3/2,20,光传输设备,光传输设备的体制主要有PDH、ATM、SDH和IP/以太网几种。PDHPlesiochronousDigitalHierarchy是早期的技术体制，点对点系统，带宽小（通常为42M），因设备价格低廉，个别场合仍在使用。例如，小型电厂接入，与电信企业电话交换机互联。ATMAsynchronousTransferMode是2000年左右比较流行的技术体制，近年来技术发展已停滞，厂家已基本停产，现有ATM网络将逐步退网、淘汰。ATM体制由技术推动，因过于追求完美，系统复杂度极高，在ATM与IP之争中落败，最终被市场淘汰。ATM体制提出，“统计复用，虚拟连接，定长分组，快速交换”等非常有建设意义的观点，这些观点被IP/以太网体制接受。IP（InternationalProtocol）、以太网EthernetIP体制由市场推动，跟踪业务需求，不断完善，已成为绝对主流。从目前的形势来看，业务全部IP化，IP分组由以太网封装成帧，以太网帧直接基于光纤传输，这种模式最有可能成为技术、市场的共同选择。,2021/3/2,21,2021/3/2,22,SDH采用同步复接，低速信号线性复接成高速信号。SDH的基本速率单位为STM-1（155.52M），实际量产设备支持STM-1/STM-4/STM-16/STM-64,对应带宽（速率）为155.52M/622.08M/24488.32M/9953.28M。STM-1内可容纳基群或四次群，即632M（2.048M）或139.264M。,2021/3/2,23,SDH最突出的特点是支持环网保护。江苏境内的SDH环网保护型式主要有三种①二纤单向通道保护环，绝大多数情况；②二纤双向复用段保护环，市－县、各城区/县区待建的主环③四纤双向复用段保护环，国网、华东电路,2021/3/2,24,二纤单向通道保护环①信号单向传输，A-B与B-A是不同路径②信号双向传输，选择接收，本地倒换③中心汇聚型网络，不支持共享环网,2021/3/2,25,四纤双向复用段保护环①信号双向传输，A-B与B-A路径一致，时延相同②故障相邻节点倒换③相邻型业务，支持共享环网,2021/3/2,26,DWDM是一种模拟技术，它可以将不同波长（频率）的光束合并成一束复合光送入光纤，也可以将一束复合光分成若干波段光束，这样就可以将多路光信号通过一组光纤传送，等同于扩展光缆芯数，且多路信号同时放大。换句话说，同塔N回路已经一次建成，后期增加变压器、配电装置就可以了。,省干DWDM系统为10G32波系统，也就是说系统最终规模为32个频段，每个频段的最高传输速率为10G，这样的带宽对于电力专网是足够的。,2021/3/2,27,业务网综述,传输网负责广域、大容量、长距离的信号传输，业务网则负责业务的交换、汇接等。江苏的业务网主要有电话交换网、会议电视网、调度数据网、综合数据网、MIS网等。电话交换网又分为调度电话交换网和行政电话交换网，江苏电话网均采用哈里斯交换机，电路交换模式，美国80年代军方产品。目前，电信企业中，传统电话交换机已逐步退出，电话均采用软交换模式，即IP电话。省内，在常州试点软交换，运行情况良好。利用调度数据网建设调度电话软交换网络，利用综合数据网或MIS网建设行政电话软交换网络，应是发展趋势。会议电视系统已在各县级单位布点，使用频繁。远景，宜在省内建设IP会议电视系统，可以简化会议召开模式，提高可靠性，降低建设、运行成本。,2021/3/2,28,调度数据网组网示意图,2021/3/2,29,,调度电话交换网组网示意图,2021/3/2,30,支撑网主要涉及网管、时钟同步和监控。SDH设备、电话交换机等通过网管系统管理上级过境电路设备的本地告警输出、通信专用电源或DC/DC模块、通信专用蓄电池、动力、环境等由监控系统管理。目前，各地区公司的监控主站系统已建成投运。通信设备均需时钟同步支持，准确地说是频率同步。目前，各地区公司均已配置同步时钟设备，均按双GPS、双铷钟配置。,,支撑网综述,2021/3/2,31,,通信规划,2021/3/2,32,传输网江苏电力传输网由三级网（省干网）、四级网（地区主干网）和五级网（城区/县级网）组成，网间互联，网内分层分区。,省干网为双层平面结构，即两套独立的传输平台。主平面为以省调、地调为节点的DWDM环网，采用SDHoverDWDM模式，DWDM系统容量为3210G，SDH系统容量为10G；次平面为以省调、地区第二汇接点（指定的500kV变）为节点的SDH环网，带宽为2.5G。第二汇接点具有准备调的地位，与地调构成地区与省网的两点接入。,2021/3/2,33,2021/3/2,34,2021/3/2,35,四级网（市－县）由省公司牵头，统一建设，于2004年投运，均采用2.5G的SDH系统。各地区根据所辖的县公司数量及地理位置，分别采用单环网、相切双环或相交双环结构。设备厂家主要有中兴、朗讯、阿尔卡特和华为。五级网（市/县－变电所/供电所）通过县级电力信息网工程建设，并通过输变电工程逐步建设、扩展。五级网的现状已难满足生产需要，在十一五期间将陆续更新改造，并对网络结构进行调整。调整后的五级网将呈分层分区结构。依托220kV电网建设区域主环网，110kV及以下站点就近组成支环，两点接入主环。,2021/3/2,36,,地区主干网络结构示意图,2021/3/2,37,城区网分层分区示意图,2021/3/2,38,,通信方案,2021/3/2,39,案例2010年220kV项目包战略项目，220kV淮安南变,2021/3/2,40,马坝变是电网、电力通信网的重要站点。电网结构大致为，220kV六合－马坝、马坝－华能淮阴电厂、马坝－上河，这些线路上均架设有省网光缆，是省调至淮安方向的主要通道。从最早的省网ATM，到最新的省网DWDM均利用了上述光缆。同时马坝变又是宁射微波的站点。宁射微波通道大致为省调－盘城－乌石－马坝－洪泽－淮安－涟水－阜宁－射阳－射阳电厂。2003年都梁变投运，新建220kV都梁－马坝单回线，并将杨马线向西改接进都梁变，形成220kV杨都4673线（华能淮阴电厂－都梁变）。马都4669线上架设一根16芯OPGW。杨马线改接进都梁变的西延段未架设光缆。杨马线改接点距离马坝较近，省网ADSS仍维持华能淮阴电厂－马坝不变。都梁变接入盱眙县级通信网，由马坝变、110kV盱眙变接入。2004年，淮安市－县环网建成投运，北环网大致通道为淮安地调－上河变－金湖县调－马坝－盱眙县调－洪泽县调－淮安地调。其中上河－金湖县调－马坝段，利用上河－马坝光缆、盱眙县调－洪泽县调－淮安地调段利用马坝－华能淮阴电厂段光缆。2005年，双龙变投运，上河－马坝线路π接进双龙变，并将双龙变环入市－县环网，双龙变至金湖县调有两条独立光缆路由，市－县环网调整为上河－金湖－双龙－马坝。,工程背景,2021/3/2,41,2005年，西Ⅰ通道工程中将都梁变设为双泗－三汊湾的通信中继站，相应将马都4669线046＃－070＃塔区间另一根地线更换为48芯OPGW。2008年，220kV新港变投运，都梁－华能淮阴电厂线π接进新港变。2010年，220kV都梁－新港线改接进淮安南变，沿都梁－新港变线路径新建同塔双回线淮安南－朱坝－新港。,工程背景,2021/3/2,42,通信方案淮安南变为战略项目，远景将升压为500kV变电所，220kV出线宜采用光纤分相电流差动保护，优先采用本线光缆，淮安南宜环入淮安地区市－县环网。本工程拟将220kV淮安南变通过盱眙县调、洪泽县调环入淮安地区市－县环网南环，由此构成淮安南变的主备用通道。光缆建设方案①淮安南－都梁南线双OPGW，48芯＋16芯，区段更换地线②淮安南－马坝16芯OPGW③淮安南－都梁北线更换地线，36芯OPGW④淮安南－朱坝双OPGW，236芯此外，在淮宝变工程中应建设朱坝－淮宝－新港双OPGW，236芯。,2021/3/2,43,汇报结束，谢谢,