黑水河流域梯级通信系统设计

2013-10-23曾红兵

水电站设计 2013年4期

曾红兵

(中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，四川成都 610072)

1 前言

随着国家电力体制改革的深入，对流域梯级电站的运行和管理提出了新要求，在厂网分开的新形势下，建设流域梯级集控中心，运用先进的技术手段对流域梯级电站进行管理，实现流域梯级电站发电和防洪的联合调度，是流域梯级电站运营和管理的一个发展方向。黑水河流域毛尔盖、色尔古、柳坪三个电站由中国水电建设集团四川电力开发有限公司开发，拟建流域梯级集控中心实行集中控制和联合调度，实现流域梯级综合自动化，建设可靠性较高的梯级通信系统则是实现流域综合自动化的坚实基础。

2 工程概况

黑水河系岷江上游的一级支流，发源于羊拱山东麓。主源奶子沟，自西北向东南流，于马桥接纳由北向南流的打古沟后始称黑水河。黑水河自西北向东南流经黑水县城后折向东流，至西尔下游与左岸大支流毛尔盖河和小黑水河相汇后再转向东南，至色尔古下游右纳赤不苏沟后，于沙坝乡下游的两河口汇入岷江。黑水河全长180km，流域面积7 240km2。地理位置界于东经 102°30＇～103°45＇、北纬 31°45＇～33°00＇之间。

黑水河干流开发方案为“二库五级”开发，依次为二道桥、马桥(水库)、毛尔盖(水库)、色尔古、柳坪。其中，毛尔盖(420MW)、色尔古(150MW)、柳坪(120MW)为中国水电建设集团四川电力开发有限公司开发，根据流域梯级规划，在三个梯级电站中间位置色尔古附近建设黑水河流域梯级集控中心，对毛尔盖、色尔古、柳坪三电站进行集中控制，实现流域梯级综合自动化。

黑水河流域干流梯级开发示意图见图1。

黑水河流域梯级通信系统由光传输分系统、程控交换分系统及通信电源和配线分系统组成。光传输分系统由一个核心环网和部分支线链路组成，满足保护信息管理、消防监控、管理信息(MIS)、大坝监测、程控交换系统、水情测报系统、工业电视等对传输通道的需要;程控交换分系统由调度交换网络和行政交换网络组成，满足流域集控中心对各梯级电站生产调度和行政管理通信的需要;通信电源和配线分系统则为通信设备提供通信电源保障和通信系统的配线、测试和设备保安。

3 光传输分系统

3.1 光缆线路

根据黑水河流域毛尔盖、色尔古、柳坪电站三个梯级电站互联及接入系统设计方案，柳坪水电站出二回220kV线路，一回接茂县变电站，另一回接上游的色尔古水电站;色尔古电站出一回220kV线路接至色尔古500kV变电站;毛尔盖水电站出一回500kV线路接色尔古500kV变电站。

黑水河干流梯级电站互联及接入系统方案见图2。

图1 黑水河干流梯级开发示意

图2 黑水河干流梯级电站互联及接入系统方案

为充分利用输电线路杆塔资源，降低架设光缆的成本，提高通信光缆线路的可靠性，流域内通信光缆大部份加挂在输电线路上，在无输电线路的地方架设少量普通光缆，形成流域物理意义上的光纤环网，光缆线路总长度约为93.5km，其中ADSS光缆线路长度约58km，架设在流域各梯级电站至闸首(大坝)的10kV/35kV厂用电输电线路上;OPGW光缆线路长度约31.5km，架设在220kV/500kV送出输电线路上;普通架空光缆线路长度约4km。考虑通信组网和计算机监控对纤芯的需要，并适当预留余量，光缆芯数按24芯考虑，光纤选用G．652非色散位移光纤(NDSF)。光缆线路见图3。

3.2 光传输网络

3.2.1 通信方式

毛尔盖电站、色尔古电站、柳坪电站和黑水河流域梯级集控中心采用“扩大厂站”模式设计，为保证流域梯级电站综合自动化的实现，作为支撑网络的梯级通信系统必须具有传输质量好、传输容量大和可靠性高等优点。电力系统常用的通信方式有微波通信、光纤通信和电力线载波通信。电力线载波通信传输容量小且完全依托输电线路，不适合用于流域梯级组网;微波通信具有传输质量好、传输容量较大等优点，但微波系统易受干扰，且目前在公网和电力专网中微波均已不用于建设骨干传输网络，而作为终端接入的一种通信手段，建设和运行维护的成本较高;光纤通信不仅具有传输质量好、容量大及具有多种保护方式等优点，而且随着电力通信专网的发展，SDH光传输网络已成为电力通信专网的骨干传输网络，建设和运行维护成本较低。经比较，流域梯级传输网络的通信方式采用光纤通信。

3.2.2 网络结构

图3 黑水河流域梯级光缆线路路由示意

按中华人民共和国电力行业标准(DL/T 5345－2006)《梯级水电厂集中监控工程设计规范》的要求，流域内部各电站至集控中心的通信通道应不少于2个，黑水河流域梯级光纤通信网络采用光纤环网，实现ITU－T建议中的环网自愈保护方式，提供“一点保护”，即当某段光缆线路出现断缆或某通信节点一侧线路设备出现故障时，环网上各通信节点的通信不会中断，当某个通信节点的设备出现故障时，不会影响其他通信节点的通信，提高了传输网络的可靠性，满足流域内部各电站至流域梯级集控中心双通信通道的要求。

黑水河梯级集控中心、色尔古电站、柳坪电站、毛尔盖电站四个通信节点为一级节点，构成2.5G核心环网，采用二纤双向复用段保护;毛尔盖大坝、色尔古闸首、柳坪闸首为二级通信节点，以支线方式接入核心环网，采用链路1+1或1+0保护配置。

网络拓扑见图4。

3.2.3 设备配置

多业务传输平台(Multi－Service Transport Platform)是在SDH基础上形成的能传输多业务的传输平台，能实现TDM、ATM、以太网等业务的接入、处理和传送，具有多种通信接口，较适合用于流域梯级组网。在黑水河流域梯级核心环网4个一级通信节点分别配置一套MSTP 2.5G光传输设备;在各电站的闸首(大坝)配置一套SDH155光传输设备，同时在各通信节点配置PCM设备。满足流域梯级内部工业电视、消防监控、保护信息管理、程控交换联网等对通信通道的需求。

图4 黑水河流域梯级通信网络拓扑图

在梯级集控中心配置一套网元级的网络管理系统，对各通信节点的通信设备完成标准管理信息的交换及安全管理、配置管理、故障管理和性能管理，管理对象包括SDH以及PCM设备，管理内容包括告警管理、性能管理、配置管理、接口能力和安全管理。

4 程控交换分系统

黑水河梯级通信系统程控交换网络由调度交换网和行政交换网络组成。

4.1 调度交换网络

在梯级集控中心和各梯级电站分别配置一套程控调度交换机，容量均为512端口，集控中心程控调度交换机作为汇接交换机，与各梯级电站程控调度交换机采用2M接口连接，信令采用Q信令，汇接交换机通过2M中继接入四川电力调度专网，满足四川省调与集控中心、各梯级电站以及集控中心与各梯级电站之间调度通信的需要。各电站的闸首(大坝)由于用户数量较少，采用Nx64K延长线的方式实现调度通信，由各电站调度交换机实现。

4.2 行政交换网络

在梯级集控中心配置一套行政用程控交换机，容量为512端口，各梯级电站分别配置一套远端交换模块，容量为256端口，远端交换模块以2M接口和集控中心程控交换机相连，沟通流域梯级集控中心和梯级电站以及梯级电站相互之间的行政通信。流域集控中心程控交换通过2M中继接入电信公网，信令采用中国7号信令，满足集控中心、梯级电站对外通信的需要。在梯级集控中心配置一套计费系统，对行政交换系统和调度交换系统内电话分机出中继进行计费。

电站的闸首(大坝)由于用户数量较少，采用Nx64K延长线的方式实现行政管理通信，由梯级电站远端交换模块实现。

4.3 调度和行政交换网络联网

梯级集控中心的调度汇接交换机和行政交换机以2M数字接口连接，为保证调度交换网络的安全性和可靠性，采用单向中继方式联网，即只允许调度交换网用户出中继进入行政交换网，不允许行政交换网用户出中继进入调度交换网。梯级内部所有电话分机进行统一编号，实行等位拨号。程控交换组网见图5。

图5 程控交换系统组网示意

5 通信电源和配线分系统

5.1 通信电源

通信设备供电电源要求稳定、可靠，尤其是在全厂交流电源中断时，通信电源不得中断。为确保流域各通信节点通信设备的正常工作，在黑水河流域各通信节点配置通信电源系统，其中流域梯级集控中心和毛尔盖电站二个重要通信节点的通信电源按双重化进行配置，即配置二套高频开关电源和二组阀控式密封铅酸蓄电池，其余通信节点按单电源配置。