变电站典型光通信模式研究

2015-01-20熊刚

科技与创新 2014年24期

熊刚

摘要：目前，通信条件已发生了革命性的变化，由早期的载波、微波和电缆等通信介质发展成为以光缆为主的通信网络。电力系统以OPGW光缆、ADSS光缆为主，已覆盖了几乎所有的输变电场所。因此，应建立与之适应的通信模式。通过研究现代通信条件、变电站通信的需求，提出了统一化的、简单的变电站通信模式。

关键词：通信模式；变电站；电磁辐射；数据网

中图分类号：TN929.11；TM63 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）24-0018-02

1 现代变电站的特点

现代变电站的通信条件与传统变电站的通信条件有着完全不同的特点。传统变电站的通信主要依赖输电线路和无线介质，与之对应的通信方式主要为载波通信和微波通信，对应的设备为载波机和微波机，这2种通信方式共同的特点是干扰因素较多、可靠性较低、组网方式有限和自身通信系统难以实现自愈保护等。其中，载波通信在输电线上进行，不是专门用于通信的传输介质，具有传输速度慢、易受干扰、误码率高、易受电力系统运行方式的影响等特点；微波通信利用无线电波作为通信介质，会受到天气、电磁辐射等方面因素的干扰，难以保证通信的可靠性。

现代变电站最大的特点是光纤化，新建变电站必然会敷设光缆。变电站的光缆有以下3个特点：①光缆的拓扑与电力系统一次系统接线图相似，其多沿沿线输电线路架设。比如，ADSS或OPGW光缆都沿着输电线路进行同塔架设，尤其是OPGW，其本身会嵌入到输电线路的避雷线中。②出于对供电可靠性的考虑，多数变电站的电源侧（变高侧）输电线都是来自2个或2个以上的方向，在不同方向的线路上敷设光缆，可保证该变电站具有2个或以上的光缆方向。③相比于传统的微波和载波而言，光缆的传输质量和可靠性非常高。

因此，现代变电站具备的通信条件与电力系统的一次接线图类似，每个变电站具有2个或2个以上方向的光缆网络。

2 通信技术

因现代变电站的通信条件为光缆网络，所以，必然应采用光通信。发展时间最长、最成熟的光通信技术为SDH技术。目前，SDH技术已经发展为MSTP（多业务传输平台），但其本质未变。此外，还可直接开展光纤通信的通信技术是宽带数据网。以下将对这二者分别讨论。

2.1 SDH传输系统

本文只探讨现代变电站如何利用SDH实现可靠通信。SDH传输系统的速率较高，可与电力专网目前的速度（622 Mbps、2.5 Gbps、10 Gbps）相适应。SDH传输系统具有自愈保护功能，常用的保护方式有通道保护和复用段保护，可以在中断一条链路的情况下正常工作，即如果一座变电站一个方向上的光缆中断，则与其他变电站之间的通信不受影响。

2.2 宽带数据网

早期的宽带数据网建立在传输系统之上，其自身并不是一个完整的通信传输网络。目前，宽带数据网具备100 M、1 G，甚至10 G的光接口，在100 km的传输距离内可直接使用裸光纤组网。宽带数据网在组建二层网络时，利用生成树技术（STP）管理冗余的链路，以实现保护；在组建三层网络时（主要指IP数据网络），利用路由技术实现链路的冗余保护。因此，宽带数据网可以利用变电站的光缆进行具有保护的通信。

3 变电站通信需求分析

目前，变电站的通信需求已从传统的电话、远动通道扩展到OA、生产管理系统、继电保护系统、调度数据网、计量通道和视频监控等方面。

3.1 远动业务

远动业务主要体现在每个变电站为SCADA系统提供2路及以上的通道作为变电站的四遥通道。远动通道的接口形式主要有4线E&M、RS232、以太网IP等接口。

3.2 继保和安稳业务

继保通道可直接用光纤连接，这种方式只需直接提供光纤资源。此外，还能使用传输通道提供继保通道，接口形式主要为2 M。该业务对通道双向通信的时延误差比较敏感，因此，需要通道的2个通信方向均具有相同的物理路径。

3.3 变电站生产管理系统

变电站生产管理系统是一个办公网络平台，具体包括OA、生产管理系统和两票系统等，它是变电站的普通通信系统，要求其他的通信系统与该系统隔离，其接口形式主要为以太网IP接口。继电保护和安稳装置可能还涉及其他的辅助信息系统，这些系统的通信多数是以太网IP接口的形式，且要求与普通的生产、OA网实现物理隔离。

3.4 计量业务

计量业务主要为计量提供数据传输通道，该业务的接口形式主要为以太网接口。

3.5 其他业务

除上述业务外，变电站还需要对电话、遥视系统等提供通信通道。