南方電網(wǎng)應(yīng)急通信網(wǎng)技術(shù)研究

王 勇，高 鵬，黃 盛

(1.中國(guó)南方電網(wǎng)電力調(diào)度通信中心 廣州510623；2.廣東省電力設(shè)計(jì)研究院 廣州510663）

1 前言

為了貫徹黨中央、國(guó)務(wù)院關(guān)于提高電力設(shè)施抗災(zāi)能力的要求，最大限度地減低災(zāi)害對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民群眾生活造成的影響，南方電網(wǎng)應(yīng)急通信網(wǎng)開(kāi)展了建設(shè)工作。

南方電網(wǎng)應(yīng)急通信網(wǎng)要確保在嚴(yán)重自然災(zāi)害下，總調(diào)、中調(diào)和地調(diào)之間以及與重要電廠、變電站之間的調(diào)度電話和調(diào)度自動(dòng)化業(yè)務(wù)不得中斷，確保電網(wǎng)抗災(zāi)及恢復(fù)需要；不得因通信通道原因迫使線路或機(jī)組停運(yùn)或無(wú)法恢復(fù)，確保電網(wǎng)所有設(shè)備有保護(hù)地運(yùn)行。

2 應(yīng)急通信技術(shù)選擇

目前，國(guó)內(nèi)外采用的通信技術(shù)有光纖、微波、衛(wèi)星、載波、移動(dòng)通信等；光纜敷設(shè)主要有普通架空、地埋、海底光纜、電力OPGW、電力ADSS、電力GWWOP等方式，不同通信技術(shù)抗自然災(zāi)害能力分析見(jiàn)表1。

從表1的比較中可以看出，不同的通信技術(shù)在應(yīng)對(duì)不同自然災(zāi)害能力方面各有所長(zhǎng)。

（1）OPGW/ADSS光纜與地埋光纜

目前，光纜的敷設(shè)方式主要有兩種，即架空（OPGW、ADSS等）和地埋（管道光纜）。OPGW/ADSS采用架空方式敷設(shè)于輸電線路上端，整體的抗災(zāi)能力較強(qiáng)，但對(duì)大規(guī)模凝凍天氣造成的冰災(zāi)抵抗力相對(duì)較弱。地埋光纜由于埋在地下，因此抗臺(tái)風(fēng)、冰災(zāi)等自然災(zāi)害的能力較強(qiáng)。但是面對(duì)洪水、臺(tái)風(fēng)等自然災(zāi)害時(shí)，由于電力架空光纜附掛在線路鐵塔上，依托鐵塔基礎(chǔ)堅(jiān)固的特點(diǎn)，只要洪水不沖垮線路鐵塔，臺(tái)風(fēng)不刮倒鐵塔，OPGW/ADSS都是非常可靠的。地埋光纜在抗洪水沖擊等自然災(zāi)害的能力則較弱，容易被沖毀。OPGW/ADSS光纜與地埋光纜的抗災(zāi)能力形成互補(bǔ)。

（2）公用通信網(wǎng)與電力通信網(wǎng)

電力通信專網(wǎng)采用的光纖通信技術(shù)與其他公用通信網(wǎng)所采用的是同樣的技術(shù)，但在路由組織、設(shè)備配置方面更加體現(xiàn)電力業(yè)務(wù)的需求。公用通信網(wǎng)有強(qiáng)大的移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信、無(wú)線通信等技術(shù)，可用于傳輸?shù)退贁?shù)據(jù)、語(yǔ)音業(yè)務(wù)，抗災(zāi)能力相對(duì)較強(qiáng)。在應(yīng)急狀態(tài)下，公用通信網(wǎng)可與電力通信網(wǎng)在調(diào)度電話等語(yǔ)音類業(yè)務(wù)上形成互補(bǔ)。

表1 各種通信方式的抗災(zāi)能力分析比較

（3）廠站至調(diào)度機(jī)構(gòu)的調(diào)度電話和調(diào)度自動(dòng)化業(yè)務(wù)

廠站至調(diào)度機(jī)構(gòu)的調(diào)度電話和調(diào)度自動(dòng)化業(yè)務(wù)可用不同敷設(shè)方式光纜來(lái)提高抗災(zāi)能力，不具備地埋光纜條件的廠站可采用衛(wèi)星通信等無(wú)線通信來(lái)保障。

（4）電力線載波

電力線載波是線路保護(hù)優(yōu)秀的應(yīng)急通信手段，能夠隨著受災(zāi)線路的搶修同期修復(fù)，做到線路在通信在。

南方電網(wǎng)應(yīng)急通信網(wǎng)的主要建設(shè)原則如下：

·重要電廠、變電站的220 kV及以上線路架空光纜全部同時(shí)中斷情況下，仍應(yīng)保障調(diào)度電話、調(diào)度自動(dòng)化業(yè)務(wù)不中斷；

·總調(diào)、中調(diào)應(yīng)具有不少于3個(gè)通信出口方向，光纜敷設(shè)方式宜采用地埋、管道等方式；

·冰災(zāi)范圍內(nèi)的220 kV及以上電壓等級(jí)的重要變電站、電廠，應(yīng)建設(shè)地埋光纜或采用低電壓等級(jí)線路等架空方式進(jìn)站的光纜，遵循“就近接入”的原則接入地區(qū)電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)；

·冰災(zāi)范圍內(nèi)不具備敷設(shè)光纜的220 kV及以上電壓等級(jí)的重要變電站、電廠，應(yīng)采用電力載波和衛(wèi)星通信方式；

·地區(qū)通信網(wǎng)應(yīng)預(yù)留必要的應(yīng)急通信技術(shù)接口；

·各級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)之間應(yīng)急通信可利用公網(wǎng)地埋光纜、基于SDH技術(shù)的通信電路；

·重要500 kV線路至少保留一路復(fù)用電力線載波通道，確保繼電保護(hù)、調(diào)度電話和調(diào)度自動(dòng)化業(yè)務(wù)的應(yīng)急通信；

·具有應(yīng)急光通信迂回路由的重要220 kV站點(diǎn)，原則上不更換高頻收發(fā)信機(jī)，不具備迂回路由的站點(diǎn)應(yīng)保證至少一條線路采用復(fù)用電力線載波方式。

3 主干應(yīng)急通信技術(shù)方案

（1）變電站/換流站就近接入應(yīng)急光纜

南網(wǎng)主干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)為了抵抗冰雪災(zāi)害，充分利用地區(qū)通信網(wǎng)絡(luò)，需要就近建設(shè)地埋光纜把主干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)連入地區(qū)電力通信網(wǎng)?；舅悸窞樽越ㄒ欢喂W(wǎng)地埋光纜點(diǎn)至廠站的地埋光纜，再租用公網(wǎng)地埋光纜纖芯資源與自建光纜連接，配置光口把廠站與地區(qū)通信網(wǎng)互聯(lián)。廠站地埋光纜建設(shè)關(guān)系示意如圖1所示。

（2）衛(wèi)星通道建設(shè)

在不具備條件建設(shè)地埋或低電壓架空光纜變電站、電廠采用衛(wèi)星應(yīng)急通信方案。

衛(wèi)星通信頻率分兩種：分為C波段鏈路和Ku/Ka波段鏈路。C波段鏈路的抗雨率能力和受天氣變化影響較小，鏈路通道質(zhì)量較高，但建站費(fèi)用較高。

C波段鏈路和Ku/Ka波段鏈路通道，帶寬都可以從64 kbit/s顆粒到2 Mbit/s，衛(wèi)星通信每一跳（上衛(wèi)星到下衛(wèi)星通信）時(shí)延約300 ms～500 ms。

南網(wǎng)總調(diào)租用公網(wǎng)傳輸帶寬接入公網(wǎng)衛(wèi)星通信廣州關(guān)口局，各遠(yuǎn)距離電廠安裝2.4 m衛(wèi)星天線一套，并租用2×64 kbit/s雙向衛(wèi)星鏈路。電廠可與中心站通過(guò)衛(wèi)星鏈路和地面光纖鏈路實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音數(shù)據(jù)通信。電廠RTU裝置關(guān)閉AGC、PMU功能，減小通信流量到64 kbit/s帶寬內(nèi)。南網(wǎng)主干衛(wèi)星通信示意如圖2所示。

超高壓公司還配置1臺(tái)移動(dòng)衛(wèi)星通信車，能夠快速臨時(shí)組織受災(zāi)站點(diǎn)的業(yè)務(wù)通道。

（3）應(yīng)急通信電路組織

建設(shè)應(yīng)急光纜的站點(diǎn)利用應(yīng)急光纜把站內(nèi)主干傳輸網(wǎng)設(shè)備與本地區(qū)傳輸網(wǎng)設(shè)備互聯(lián)，通過(guò)組織跨地區(qū)網(wǎng)、省網(wǎng)、南網(wǎng)主干網(wǎng)形成應(yīng)急站點(diǎn)到總調(diào)的調(diào)度自動(dòng)化和調(diào)度電話應(yīng)急2 Mbit/s電路，為沒(méi)有載波通信的線路保護(hù)兩站點(diǎn)間組織保護(hù)業(yè)務(wù)應(yīng)急通信電路。

當(dāng)冰災(zāi)情況進(jìn)一步惡化，電力專網(wǎng)應(yīng)急通信電路也發(fā)生中斷，立即啟用中國(guó)電信2 Mbit/s電路應(yīng)急通信電路（長(zhǎng)期租用或臨時(shí)租用），作為業(yè)務(wù)應(yīng)急通信電路的備用。

使用電力應(yīng)急通信電路和公網(wǎng)2 Mbit/s電路傳輸線路保護(hù)業(yè)務(wù)時(shí)，原光纖差動(dòng)保護(hù)要更換成距離保護(hù)，以適應(yīng)電力應(yīng)急通信電路時(shí)延長(zhǎng)，公網(wǎng)2 Mbit/s電路時(shí)延長(zhǎng)且開(kāi)通自愈保護(hù)功能的特點(diǎn)。

原有載波通信的線路保護(hù)業(yè)務(wù)仍然把載波通道作為應(yīng)急通信通道使用，當(dāng)線路受災(zāi)后，應(yīng)隨線路修復(fù)同期修復(fù)載波通道。

（4）主干EMS應(yīng)急通道

總調(diào)EMS專線通道分為E1+路由器方式和傳輸網(wǎng)MSTP專線方式。對(duì)于E1+路由器方式，應(yīng)急時(shí)直接把常規(guī)E1端口改接到應(yīng)急E1端口上，對(duì)于傳輸MSTP專線方式需要在總調(diào)和站點(diǎn)加裝協(xié)議轉(zhuǎn)換器，形成應(yīng)急二層以太網(wǎng)透?jìng)魍ǖ?。南網(wǎng)總調(diào)自通信機(jī)房配置插卡式協(xié)議轉(zhuǎn)換器和以太網(wǎng)交換機(jī)匯聚各站點(diǎn)的EMS專線。以太網(wǎng)交換機(jī)匯聚各協(xié)議轉(zhuǎn)換器后，配置VLAN Trunk與自動(dòng)化機(jī)房MSTP板卡連接，與原有EMSMSTP專線通道配置在一個(gè)同一個(gè)VLAN中，各站RTU的網(wǎng)關(guān)仍然為自動(dòng)化EMS路由器。應(yīng)急操作時(shí)只需插拔網(wǎng)線，不需修改路由器配置。方案示意如圖3所示。

4 主干應(yīng)急通信網(wǎng)測(cè)試效果

南網(wǎng)總調(diào)對(duì)主干應(yīng)急通信網(wǎng)全部應(yīng)急業(yè)務(wù)通道進(jìn)行了逐一測(cè)試，共分為3類：電力應(yīng)急通信通道、電信租用2 Mbit/s應(yīng)急通道和衛(wèi)星應(yīng)急通道。

應(yīng)急通道中最復(fù)雜的一條通道桂林—黎平站線路保護(hù)應(yīng)急通信方案示意如圖1所示，測(cè)試結(jié)果如下。

（1）桂林—黎平

W9T60環(huán)路時(shí)間26.264 ms；W9T61環(huán)路時(shí)間26.219 ms。

（2）W9T60測(cè)試25 h，共有44個(gè)比特誤碼，比特誤碼率為2.699E-10。

經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試，應(yīng)急通道全部發(fā)揮應(yīng)急作用。按照主干應(yīng)急通信電路運(yùn)行預(yù)案，當(dāng)正常通信通道中斷時(shí)，啟動(dòng)應(yīng)急通信網(wǎng)即可保障調(diào)度電話、調(diào)度自動(dòng)化、線路保護(hù)業(yè)務(wù)的暢通。