電力系統(tǒng)通信技術及規(guī)劃.pptVIP

2020 3 31 1 電力系統(tǒng)通信技術及規(guī)劃 2020 3 31 2 2020 3 31 3 前言 2020 3 31 4 電力通信網(wǎng)是電網(wǎng)的基礎設施 依托電網(wǎng)進行建設 并為電網(wǎng)服務 隨著二次系統(tǒng)技術的不斷發(fā)展 大二次整合的不斷推進 通信專業(yè)的重要性不斷提升 同時 通信與信息系統(tǒng) 電機 分屬于不同的專業(yè)范疇 項目前期工作人員對通信專業(yè)的了解有限 亟須溝通交互 本報告的目標人群 電網(wǎng)規(guī)劃 項目前期工作人員本報告主要內(nèi)容 電力通信技術的普及性介紹 電力通信規(guī)劃的總體介紹 在可行性研究階段 通信設計工程實例 2020 3 31 5 通信技術 2020 3 31 6 通信網(wǎng)按功能大體可劃分為傳輸網(wǎng) 業(yè)務網(wǎng)和支撐網(wǎng)三部分 傳輸網(wǎng)是 信息 廣域交互的基礎平臺 業(yè)務網(wǎng)可以更靈活地適應小顆粒業(yè)務的接入 交換等 支撐網(wǎng)用于滿足系統(tǒng)同步運行 并實時監(jiān)控設備狀態(tài) 電路調度等 2020 3 31 7 電力通信傳輸網(wǎng)主要有光纖通信 微波通信和電力線載波通信三種方式 遠景還將增設衛(wèi)星通信作為應急通信手段 其中光纖通信占據(jù)絕對優(yōu)勢 微波電路的最主要優(yōu)勢在于抗自然災害的能力強 在風 雨 雪和冰災時 信道質量會受影響 但通常電路不會中斷 它的主要缺點是受通道阻擋 站址選擇 信道帶寬 信道誤碼性能等條件限制 微波電路已逐步萎縮 目前省干微波電路仍維持使用 地區(qū)微波電路已基本退役 電力線載波是一種瀕臨淘汰的技術 信道質量差 帶寬非常小 應盡量避免使用 目前 電力線載波基本均用于500kV 220kV無光纜線路的線路繼電保護通道 衛(wèi)星通信僅用于應急通信 不作為正常通信方式 目前 衛(wèi)星通信的資費已大幅度下降 地面站間的 M專線通道約1200元每小時 可按需申請 而衛(wèi)星手機的資費則要低得多 已在牧區(qū)廣泛使用 M帶寬可滿足30個常規(guī)電話同時通信 光纖通信的帶寬 性能具有絕對優(yōu)勢 光纜價格低廉 因此成為絕對主流 光纖的帶寬潛力巨大 實際帶寬取決于設備制造水平 目前 江蘇電力省干SDH電路帶寬為10G 通過DWDM技術可實現(xiàn)32路信號同纖運行 傳輸網(wǎng) 2020 3 31 8 電力企業(yè)應用的光纜主要有OPGW ADSS和普通光纜三類 OPGW ADSS屬于特種光纜范疇 可用于高壓 大檔距條件 即35kV及以上線路 普通光纜是相對于特種光纜而言的 泛指電信企業(yè)常用的無金屬光纜 主要用于10kV架空線或管道敷設 OPGW OpticalfibercompositeoverheadgroundwireADSS All dielectricself supportingopticalcable 2020 3 31 9 左圖為ADSS 下圖為OPGW ADSS光纜由內(nèi)到外為FRP加強芯 容納光纖的松套管 填充繩 內(nèi)護套 芳綸紗 外護套 OPGW由鋁合金單絲 鋁包鋼單絲 容納光纖的中空不銹鋼管組成 2020 3 31 10 OPGW為金屬結構 不存在電腐蝕的問題 可以應用于各類電壓等級的送電線路 是否采用OPGW 主要取決于投資 工程需要的考慮 從運行情況來看 OPGW到主要問題是雷擊斷股 江蘇已發(fā)生多起雷擊斷股事件 從OPGW到使用規(guī)模 運行的時間跨度來看 雷擊斷股的情況很少 而且多數(shù)情況可通過預絞絲修復 因此 OPGW成為近期電力光纜的首選方式 這里需要特別說明的是 江蘇多平原 落雷密度低 OPGW雷擊損傷是比較罕見的 在重雷區(qū) 廣泛使用OPGW是有爭議的 特別是在110kV線路上架設OPGW 這時ADSS應是一個較好的選擇 OPGW綜述 2020 3 31 11 常規(guī)地線多采用鋼絞線 鋼的熔點高 耐雷水平較高 而且結構簡單 易修復 OPGW防雷 OPGW內(nèi)置光纖 材質為鋁合金 鋁包鋼 防雷性能遠低于常規(guī)地線 OPGW的防雷性能主要取決于外層單絲的直徑和熔點 因此 通常限定OPGW外層單絲的直徑和材質 以確保耐雷能力 同時 為降低OPGW的落雷概率 匹配地線也要求逐塔接地 110kVOPGW的橫截面較小 外層單絲通常采用小直徑的鋁合金單絲 耐雷水平有限 因此 在重雷區(qū) 舍OPGW而采用ADSS也是有一定道理的 2020 3 31 12 送電線路為雙地線結構 需架設OPGW時 通常按一根OPGW 一根地線設計 地線匹配是指OPGW與地線的弧垂應接近 以保證鐵塔兩側的防雷保護角基本一致 水平張力也盡量接近 即OPGW與地線的機械特性應盡量一致 線路發(fā)生單相接地故障時 OPGW與地線會流經(jīng)短路電流 產(chǎn)生焦耳熱 危及OPGW安全 首先對該段線路進行短路電流計算 根據(jù)短路電流水平合理設計OPGW和地線的分流能力 OPGW地線匹配及分流 2020 3 31 13 2020 3 31 14 1 測試樣本為充有油膏的不銹鋼管內(nèi)的光纖 2 O表示沒變色 SC表示輕微變色但可識別 WY表示黃色白色無法區(qū)分 G表示變成綠色 X表示變色且無法區(qū)分 2020 3 31 15 ADSS綜述 ADSS為全介質結構 安裝于相線以下 應用中存在的主要問題是電腐蝕和外力破壞 其中電腐蝕均發(fā)生在220kV線路 110kV及以下線路尚未發(fā)現(xiàn)電腐蝕 在500kV及以上線路 因電場強度過高 以目前的工藝水平不具備架設ADSS的可能 江蘇ADSS應用較多 在2003年以后陸續(xù)發(fā)生多起220kVADSS電腐蝕斷纜事故 鎮(zhèn)江 徐州 揚州 宿遷和淮安地區(qū)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)電腐蝕案例 ADSS電腐蝕的主要成因是電暈放電 干帶飛弧和早期材質不過關 幾乎所有的電腐蝕均發(fā)生在桿塔連接處 電腐蝕現(xiàn)象無法避免 但可以有效抑制 目前 抑制電腐蝕的措施已比較成熟 多數(shù)情況可以比較妥善地解決 2020 3 31 16 徐州 2020 3 31 17 淮安 2020 3 31 18 鎮(zhèn)江 2020 3 31 19 500kV 220kV混壓四回路 原則上應按雙OPGW建設 500kV 220kV新建架空線路 原則上均采用OPGW 110kV電廠送出線 220kV變間的110kV聯(lián)絡線 220kV變與110kV樞紐變間的聯(lián)絡線 原則上應架設光纜 110kV饋供線僅在電源側設單套距離零序保護 是否架設光纜視通信需求而定 110kV全線新建線路 推薦采用OPGW 110kV新老混合架空線路 可采用OPGW ADSS方式 也可全線架設ADSS 具體視新線路的絕對長度和比重而定 管道光纜可采用普通光纜或ADSS 優(yōu)先采用普通光纜 以降低投資 20kV 10kV架空線 不宜架設光纜 調度端出局光纜除外 光纜纖芯配置 220kV同塔雙回線 一般按36芯配置 110kV光纜 一般按24芯或16芯配置 調度端出局光纜 調度端至第一個變電所 原則上不低于36芯 光纜建設意見 2020 3 31 20 光傳輸設備 光傳輸設備的體制主要有PDH ATM SDH和IP 以太網(wǎng)幾種 PDH PlesiochronousDigitalHierarchy 是早期的技術體制 點對點系統(tǒng) 帶寬小 通常為4 2M 因設備價格低廉 個別場合仍在使用 例如 小型電廠接入 與電信企業(yè)電話交換機互聯(lián) ATM AsynchronousTransferMode 是2000年左右比較流行的技術體制 近年來技術發(fā)展已停滯 廠家已基本停產(chǎn) 現(xiàn)有ATM網(wǎng)絡將逐步退網(wǎng) 淘汰 ATM體制由技術推動 因過于追求完美 系統(tǒng)復雜度極高 在ATM與IP之爭中落敗 最終被市場淘汰 ATM體制提出 統(tǒng)計復用 虛擬連接 定長分組 快速交換 等非常有建設意義的觀點 這些觀點被IP 以太網(wǎng)體制接受 IP InternationalProtocol 以太網(wǎng) Ethernet IP體制由市場推動 跟蹤業(yè)務需求 不斷完善 已成為絕對主流 從目前的形勢來看 業(yè)務全部IP化 IP分組由以太網(wǎng)封裝成幀 以太網(wǎng)幀直接基于光纖傳輸 這種模式最有可能成為技術 市場的共同選擇 2020 3 31 21 2020 3 31 22 SDH采用同步復接 低速信號線性復接成高速信號 SDH的基本速率單位為STM 1 155 52M 實際量產(chǎn)設備支持STM 1 STM 4 STM 16 STM 64 對應帶寬 速率 為155 52M 622 08M 24488 32M 9953 28M STM 1內(nèi)可容納基群或四次群 即63 2M 2 048M 或139 264M 2020 3 31 23 SDH最突出的特點是支持環(huán)網(wǎng)保護 江蘇境內(nèi)的SDH環(huán)網(wǎng)保護型式主要有三種 二纖單向通道保護環(huán) 絕大多數(shù)情況 二纖雙向復用段保護環(huán) 市 縣 各城區(qū) 縣區(qū)待建的主環(huán) 四纖雙向復用段保護環(huán) 國網(wǎng) 華東電路 2020 3 31 24 二纖單向通道保護環(huán) 信號單向傳輸 A B與B A是不同路徑 信號雙向傳輸 選擇接收 本地倒換 中心匯聚型網(wǎng)絡 不支持共享環(huán)網(wǎng) 2020 3 31 25 四纖雙向復用段保護環(huán) 信號雙向傳輸 A B與B A路徑一致 時延相同 故障相鄰節(jié)點倒換 相鄰型業(yè)務 支持共享環(huán)網(wǎng) 2020 3 31 26 DWDM是一種模擬技術 它可以將不同波長 頻率 的光束合并成一束復合光送入光纖 也可以將一束復合光分成若干波段光束 這樣就可以將多路光信號通過一組光纖傳送 等同于擴展光纜芯數(shù) 且多路信號同時放大 換句話說 同塔N回路已經(jīng)一次建成 后期增加變壓器 配電裝置就可以了 省干DWDM系統(tǒng)為10G 32波系統(tǒng) 也就是說系統(tǒng)最終規(guī)模為32個頻段 每個頻段的最高傳輸速率為10G 這樣的帶寬對于電力專網(wǎng)是足夠的 2020 3 31 27 業(yè)務網(wǎng)綜述 傳輸網(wǎng)負責廣域 大容量 長距離的信號傳輸 業(yè)務網(wǎng)則負責業(yè)務的交換 匯接等 江蘇的業(yè)務網(wǎng)主要有 電話交換網(wǎng) 會議電視網(wǎng) 調度數(shù)據(jù)網(wǎng) 綜合數(shù)據(jù)網(wǎng) MIS網(wǎng)等 電話交換網(wǎng)又分為調度電話交換網(wǎng)和行政電話交換網(wǎng) 江蘇電話網(wǎng)均采用哈里斯交換機 電路交換模式 美國80年代軍方產(chǎn)品 目前 電信企業(yè)中 傳統(tǒng)電話交換機已逐步退出 電話均采用軟交換模式 即IP電話 省內(nèi) 在常州試點軟交換 運行情況良好 利用調度數(shù)據(jù)網(wǎng)建設調度電話軟交換網(wǎng)絡 利用綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)或MIS網(wǎng)建設行政電話軟交換網(wǎng)絡 應是發(fā)展趨勢 會議電視系統(tǒng)已在各縣級單位布點 使用頻繁 遠景 宜在省內(nèi)建設IP會議電視系統(tǒng) 可以簡化會議召開模式 提高可靠性 降低建設 運行成本 2020 3 31 28 調度數(shù)據(jù)網(wǎng)組網(wǎng)示意圖 2020 3 31 29 調度電話交換網(wǎng)組網(wǎng)示意圖 2020 3 31 30 支撐網(wǎng)主要涉及網(wǎng)管 時鐘同步和監(jiān)控 SDH設備 電話交換機等通過網(wǎng)管系統(tǒng)管理上級過境電路設備的本地告警輸出 通信專用電源或DC DC模塊 通信專用蓄電池 動力 環(huán)境等由監(jiān)控系統(tǒng)管理 目前 各地區(qū)公司的監(jiān)控主站系統(tǒng)已建成投運 通信設備均需時鐘同步支持 準確地說是頻率同步 目前 各地區(qū)公司均已配置同步時鐘設備 均按雙GPS 雙銣鐘配置 支撐網(wǎng)綜述 2020 3 31 31 通信規(guī)劃 2020 3 31 32 傳輸網(wǎng)江蘇電力傳輸網(wǎng)由三級網(wǎng) 省干網(wǎng) 四級網(wǎng) 地區(qū)主干網(wǎng) 和五級網(wǎng) 城區(qū) 縣級網(wǎng) 組成 網(wǎng)間互聯(lián) 網(wǎng)內(nèi)分層分區(qū) 省干網(wǎng)為雙層平面結構 即兩套獨立的傳輸平臺 主平面為以省調 地調為節(jié)點的DWDM環(huán)網(wǎng) 采用SDHoverDWDM模式 DWDM系統(tǒng)容量為32 10G SDH系統(tǒng)容量為10G 次平面為以省調 地區(qū)第二匯接點 指定的500kV變 為節(jié)點的SDH環(huán)網(wǎng) 帶寬為2 5G 第二匯接點具有準備調的地位 與地調構成地區(qū)與省網(wǎng)的兩點接入 2020 3 31 33 2020 3 31 34 2020 3 31 35 四級網(wǎng) 市 縣 由省公司牽頭 統(tǒng)一建設 于2004年投運 均采用2 5G的SDH系統(tǒng) 各地區(qū)根據(jù)所轄的縣公司數(shù)量及地理位置 分別采用單環(huán)網(wǎng) 相切雙環(huán)或相交雙環(huán)結構 設備廠家主要有中興 朗訊 阿爾卡特和華為 五級網(wǎng) 市 縣 變電所 供電所 通過縣級電力信息網(wǎng)工程建設 并通過輸變電工程逐步建設 擴展 五級網(wǎng)的現(xiàn)狀已難滿足生產(chǎn)需要 在十一五期間將陸續(xù)更新改造 并對網(wǎng)絡結構進行調整 調整后的五級網(wǎng)將呈分層分區(qū)結構 依托220kV電網(wǎng)建設區(qū)域主環(huán)網(wǎng) 110kV及以下站點就近組成支環(huán) 兩點接入主環(huán) 2020 3 31 36 地區(qū)主干網(wǎng)絡結構示意圖 2020 3 31 37 城區(qū)網(wǎng)分層分區(qū)示意圖 2020 3 31 38 通信方案 2020 3 31 39 案例 2010年220kV項目包戰(zhàn)略項目 220kV淮安南變 2020 3 31 40 馬壩變是電網(wǎng) 電力通信網(wǎng)的重要站點 電網(wǎng)結構大致為 220kV六合 馬壩 馬壩 華能淮陰電廠 馬壩 上河 這些線路上均架設有省網(wǎng)光纜 是省調至淮安方向的主要通道 從最早的省網(wǎng)ATM 到最新的省網(wǎng)DWDM均利用了上述光纜 同時馬壩變又是寧射微波的站點 寧射微波通道大致為省調 盤城 烏石 馬壩 洪澤 淮安 漣水 阜寧 射陽 射陽電廠 2003年都梁變投運 新建220kV都梁 馬壩單回線 并將楊馬線向西改接進都梁變 形成220kV楊都4673線 華能淮陰電廠 都梁變 馬都4669線上架設一根16芯OPGW 楊馬線改接進都梁變的西延段未架設光纜 楊馬線改接點距離馬壩較近 省網(wǎng)ADSS仍維持華能淮陰電廠 馬壩不變 都梁變接入盱眙縣級通信網(wǎng) 由馬壩變 110kV盱眙變接入 2004年 淮安市 縣環(huán)網(wǎng)建成投運 北環(huán)網(wǎng)大致通道為淮安地調 上河變 金湖縣調 馬