光传输技术在电力系统智能变电站中的应用

厦门连宋水利电力勘察设计有限公司 李慧芳

现代智能变电站中通过安装不同品牌的光传输通信设备，经过信息采集、转换、传输等过程，将变电站中的数据、语音、宽带、IP 等常规业务进行低损耗传输，实现变电站和调度中心的有效通信。

1 光传输技术基本的理论

1.1 光传输概念

所谓光传输技术就是经过SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系）为不同速率的数字信号的传输提供相应等级的信息结构，包括复用方法和映射方法，以及相关的同步方法组成的一个技术体制。SDH 传输业务信号时，各种业务信号要进入SDH 的帧都要经过映射、定位和复用三个步骤。SDH 网是由一些SDH 的网络单元（NE）组成的，在光纤上进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的网络[1]。

1.2 基本原理

光传输系统中的SDH 采用的信息结构等级被称为同步传送模块STM-N（SynchronousTransport Mode，N=1，4，16，64），最基本的模块为STM-1，四个STM-1同步复用构成STM-4，以此类同步复用构成STM-16、STM-64……SDH 不同等级比特率（M bit/s）及最大通道容量（等效话路）分别为：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 光传输技术在智能变电站中的应用。

下面就以福建南平浦城荣华110kV 新建智能变电站为例详细介绍SDH 技术在电力系统智能变电站中的应用。

2.1 110kV 荣华变电站概述

主变规模：远景3×50MVA，本期1×50MVA；110kV 出线：110kV。远景4回，采用单母分段接线，接入220kV 丹桂变2回，光伏发电1回，备用1回。本期2回，单母分段接线，接入220kV 丹桂变2回（新建丹桂-荣华双回线路JL/G1A-300/6.5km）；35kV：远景6回，采用单母分段接线，接入110kV工业园变1回，35kV 上同变1回，35kV 管厝变1回，备用3回。本期3回，接入110kV 工业园变1回，35kV 上 同 变1回，35kV 管厝变1回，备用3回；10kV：远景24回，采用单母分段接线。本期8回，单母线接线[2]。

2.2 SDH 设备现状

浦城县现有通信网络为华为网络，现有华为通信设备16台，其中浦城县调现有华为OSN 2500通信设备一台，管厝变现有华为OSN1500通信设备一台，35kV 上同变现有华为OSN 1500通信设备一台，110kV 工业园变现有OSN 2500通信设备一台，220kV 丹桂变现有烽火780B 通信设备一台（图1）[3]。

图1 现状华为SDH 设备组网图

2.3 光纤通信系统设计

图2 现状烽火SDH设备组网图

2.3.1 SDH 设备选型设备选型。为便于光缆通信设备的网络管理和运行维护，荣华变电站SDH 设备均优先选用与互联站点的SDH 设备同一厂家的系列产品，即华为SDH 设备和泰科SDH 设备。

设备性能指标。光传输设备应符合YD/T 5095-2005，YD/T 5095-2005中未提及的指标参见ITU-T建议G.782，G.783，G.784，G.707，G.957，G.958，G.703，G.825，G.826，G.813。传输容量2.5G/622M；动态范围（BER ≤10-12）为全动态范围；光接口V L16.2/L16.1/S4.1/S1.1；交叉连接矩阵及端口支持能力。该设备应提供配置成终端复用设备的能力，当线路侧仅有一个方向的光接口工作时，支路侧应能将STM-16信号内的全部支路以STM-4信号或STM-1信号终结，以及不少于252×2Mb/s 信号的终端能力；该设备具有MSTP 功能：以太网业务接入及处理能力，应具有10M/100M 自适应以太网处理功能；电接口：2Mb/s；码型：HDB3（ITU-T G.703）；阻抗：75Ω，不平衡或120Ω，平衡可选；网络管理接口：可提供Q3接口和F 接口（ITU-T G.773和G.784）[4]。2.3.2 中继段距离计算

系统参考结构：光传送系统参考结构满足ITU-T G956建议，其典型结构见图3，图中S 为在光纤上位于光发射机后的一点、R 为在光纤上位于光发射机前的一点、PS 为在S 点输出功率、PR 为在R 点接收灵敏度、ODF 为光配线架、E/O 为光发射机、O/E 为光接收机。

图3 光传输系统参考结构图

中继段距离计算：衰减受限中继段距离计算采用ITU-T 建议G.957的最坏值计算法：L1=(Ps-Pr-pp-∑Ac)/(Af+As),式中,L1为衰减受限中继段长度（km），Ps 为S 点寿命终了时的光发送功率（dBm），Pr 为R 点寿命终了时的光接收灵敏度（dBm），Pp 为光通道功率代价(dB)，Mc 为光缆线路光功率余量(dB)，ΣAc 为S、R 点间其它连接器衰减之和(dB)，Af 为光纤衰减系数(dB/km)，As 为光缆固定接头平均衰减(dB/km)，取0.01(dB/km)；散受限中继段距离L2=Dmax/D，L2为色散受限中继段长度（km），Dmax 为S、R 间通道允许的最大色散值(ps/nm)，D为光纤色散系数(ps/nm·km)，中继段实际长度选择取L1与L2最小值。

依据以上原则，本工程中继段距离计算参数如下：波长1310Nm、光纤衰减常数（k）0.36dB/km、每km 光纤接头衰减常数（B1）0.02dB/km、活动接头平均衰减（B2）0.5dB/个、活动接头个数（N1）2个、最大光通道代价（Pp）1dB、光缆线路储备量（Mc）3dB、光端机S 点最小平均发送功率（Ps）-5dB、光放大器（P）0dB、光端机R 点最差灵敏度（Pr）-28dB、衰减受限允许中继段长度（L1）47.37km、电平富余量（Me）12.83dB、要求光端机SR 间发送功率不小于（Pmin）10.17dB、光纤色散系数3.5ps/nm.km、线路最大色散（DDmax）165.7894737ps/nm、要求光端机允许色散不小于（Dg）＞1600ps/nm、光缆实际线路长度（L）13.6km。通过光中继段距离计算，本工程选用的光口类型是合理的。

2.3 设备配置

根据南平地区通信规划，结合现有光传输网络及设备配置情况，本工程在新建荣华变配置两套622M/2.5G SDH 设备,在工业园变原有华为OSN 2500设备上配置一块S4.1光板光接口板，在管厝变原有华为OSN 1500设备上配置一块S4.1光接口板，在35kV 上同变原有OSN 1500设备上配置一块S4.1光接口板，在220kV 丹桂变原有烽火780B 设备上配置一块S4.1光板（图4）

图4 项目完成后华为SDH 设备组网图

图5 项目完成后烽火SDH 设备组网图

2.4 通道组织

荣华110kV 变电站-南平地调系统通信随南平浦城丹桂- 荣华110kV 线路工程建设，组织荣华变- 丹桂变-南平地调的新的通信通道。荣华110kV 变电站-浦城县调系统通信结合南平浦城荣华-管厝35kV 线路工程及35kV 工上线开端进新建荣华变线路工程建设，组织荣华-管厝-富岭-九秋-浦城县调的新的通信通道。

图6 系统通信通道组织