一種便攜箱式110kV變電站通信裝置的研究與應用

摘 要：隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力事業(yè)得到了很大進步。為了能夠實現(xiàn)電力系統(tǒng)通信技術的快速發(fā)展，研制出了一種便攜箱式110kV變電站通信裝置。該裝置能夠實現(xiàn)電力系統(tǒng)內部各個部門以及生產(chǎn)單位之間的通信連接。文章主要針對該裝置的研究以及應用情況進行分析，希望能夠給相關人士一定的借鑒。

關鍵詞：變電站；通信裝置；研究；應用

引言

電力系統(tǒng)通信網(wǎng)是專用通信網(wǎng)之一，主要提供發(fā)電廠、變電站、調度所、公司本部等單位之間的通信連接，滿足生產(chǎn)和管理等方面的通信要求。目前，中山供電局110kV變電站通信系統(tǒng)基本組成包括：通信電源設備、傳輸網(wǎng)設備、調度數(shù)據(jù)網(wǎng)設備、綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)設備、基群復接設備以及配線設備，主要為變電站內的調度自動化、繼電保護、電能計量遙測、變電站視頻監(jiān)控、調度電話、管理信息系統(tǒng)等業(yè)務提供通信通道。上述各種設備通常獨立組屏，體積龐大，屏柜間連接線纜種類多，設備聯(lián)調耗時較長。因此，需要研究一種具有便攜性、機動性、高適應性的變電站通信裝置，以適用于快速部署開通臨時通信通道等應急場景的需求。

1 變電站通信業(yè)務分析

1.1 業(yè)務分類

110kV變電站通信業(yè)務按媒體和應用一般劃分為以下三大類：（1）語音業(yè)務：包括調度電話、行政電話；（2）數(shù)據(jù)業(yè)務：包括廠站自動化監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）、繼電保護和故障信息管理系統(tǒng)、繼電保護系統(tǒng)（繼保）、安全自動控制系統(tǒng)（穩(wěn)控）、相量測量系統(tǒng)（PMU）、電能量計量系統(tǒng)、協(xié)同辦公系統(tǒng)、綜合管理系統(tǒng)、安全生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)等；（3）視頻業(yè)務：變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、視頻會議系統(tǒng)等。

1.2 業(yè)務需求

（1）調度電話：調度電話接入PCM設備，經(jīng)傳輸網(wǎng)設備與地調的調度交換機連接。110kV變電站一般配置1路調度電話。

（2）行政電話：行政電話接入PCM設備，經(jīng)傳輸網(wǎng)設備與地調的行政交換機連接。110kV變電站一般配置1路行政電話。

（3）調度自動化：調度自動化業(yè)務包括專線通道和網(wǎng)絡通道兩種。其中，專線通道接入PCM設備，經(jīng)傳輸網(wǎng)設備與地調的調度自動化主站連接；網(wǎng)絡通道經(jīng)調度數(shù)據(jù)網(wǎng)設備與地調的調度自動化主站連接。110kV變電站一般配置1路網(wǎng)絡通道（以太網(wǎng)接口），2路專線通道（4W EM接口）（一路主用、一路備用）。

（4）電能計量：電能計量業(yè)務包括專線通道和網(wǎng)絡通道兩種。其中，專線通道接入PCM設備，經(jīng)傳輸網(wǎng)設備與地調的計量主站連接；網(wǎng)絡通道經(jīng)調度數(shù)據(jù)網(wǎng)設備與地調的計量主站連接。110kV變電站一般配置1路網(wǎng)絡通道（以太網(wǎng)接口）、1路電話撥號專線通道（2W接口）。

（5）繼電保護和故障信息管理：經(jīng)調度數(shù)據(jù)網(wǎng)設備與保信系統(tǒng)主站連接。110kV變電站一般配置1路網(wǎng)絡通道（以太網(wǎng)接口）。

（6）繼電保護：繼電保護業(yè)務包括專用光纖、2M復用、載波。其中，專用光纖保護通過跟隨輸電線路架設的光纜實現(xiàn)兩側保護設備連接；2M復用保護通道通過傳輸設備實現(xiàn)兩側保護設備連接；載波保護通過輸電線路安裝的載波設備實現(xiàn)兩側保護設備連接。110kV變電站一般根據(jù)輸電線路繼電保護實際需求配置。

（7）管理信息系統(tǒng)：經(jīng)綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)設備與地調的信息中心機房連接。110kV變電站一般配置1路網(wǎng)絡通道（以太網(wǎng)接口）。

（8）變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控：經(jīng)綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)設備與地調的視頻主站連接。110kV變電站一般配置1路網(wǎng)絡通道（以太網(wǎng)接口）。

2 技術方案

2.1 系統(tǒng)組成

利用退運通信設備及備品備件，中山供電局研制了一種便攜箱式110kV變電站通信裝置，能實現(xiàn)110kV變電站通信系統(tǒng)的所有功能，為110kV變電站內的調度自動化、繼電保護、安全穩(wěn)定控制、電能計量遙測、變電站視頻監(jiān)控、調度電話、管理信息系統(tǒng)等業(yè)務提供通信通道。該裝置包括主機箱和線纜箱兩部分。

主機箱內安裝了2個20A的-48V通信整流電源模塊、1臺622M的SDH（同步數(shù)字體系）光傳輸設備、1臺PCM（脈沖編碼調制）接入設備、1臺調度數(shù)據(jù)網(wǎng)路由器、1臺綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)三層交換機、1個交流配電單元、2個直流配電單元、1個以太網(wǎng)配線單元、1個數(shù)字配線單元、2個音頻配線單元，上述設備之間采用專用線纜連接，并完成內部功能聯(lián)調。系統(tǒng)接線圖如圖1所示。

線纜箱裝入了音頻跳線、2M同軸電纜、光纖跳線、電源連接線等系統(tǒng)附件線纜，上述線纜與變電站內設備連接端具有通用性，能夠實現(xiàn)裝置與變電站端業(yè)務側設備的快速連接。

2.2 硬件配置

便攜箱式110kV變電站通信裝置主要包括通信電源、調度數(shù)據(jù)網(wǎng)、綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)、光傳輸網(wǎng)、PCM接入網(wǎng)、配線系統(tǒng)等六個子系統(tǒng)，具體設備型號及接口參數(shù)如表1所示。

通信電源模塊將220V交流市電轉換為-48V直流電源，通過直流配電單元為SDH光傳輸設備、PCM接入設備供電。除此以外，直流配電單元的備用端口還可臨時為110kV變電站內的通信設備提供-48V直流電源。

光傳輸設備與光纖配線單元、數(shù)字配線單元連接，將2M電信號轉換為光信號。通過數(shù)字配線單元，SDH光傳輸設備分別為PCM接入設備、調度數(shù)據(jù)網(wǎng)路由器提供2M電接口。除此以外，SDH光傳輸設備的備用端口還可臨時為110kV變電站內的繼電保護等業(yè)務提供2M電接口。

PCM接入設備通過音頻配線單元接入變電站內的調度自動化、調度電話、行政電話等業(yè)務，并將64K電信號匯接為2M電信號后，再經(jīng)數(shù)字配線單元通過SDH光傳輸設備進行傳送。

調度數(shù)據(jù)網(wǎng)路由器通過以太網(wǎng)配線單元接入變電站內的電能計量遙測、保護信息管理等安全防護二區(qū)及以上防護等級的數(shù)據(jù)業(yè)務，再經(jīng)數(shù)字配線單元通過SDH光傳輸設備進行傳送。

綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)三層交換機通過以太網(wǎng)配線單元接入變電站內的管理信息系統(tǒng)、變電站視頻監(jiān)控等數(shù)據(jù)業(yè)務，轉換為光信號后再經(jīng)光纖配線單元與其他變電站的設備進行互連。

主機箱采用16U高*800mm深的十九英寸航空機箱，箱體采用標準9mm多層膠合板外貼1mm防火板，箱體邊緣全部采用經(jīng)氧化的鋁合金型材包邊，箱體底部安裝4個雙軸承聚脂萬向輪；箱體兩個側面各安裝一個10mm直徑鍍烙提手；箱體前后兩個箱蓋通過8個蝴蝶鎖固定；主機箱的箱蓋內側均裝有EVA棉；整個機箱具有便于搬抬、防震、防潮、密封等功能。

主機箱在220V交流市電輸入電氣接線方面采用了32A工業(yè)插頭，具有防水、防誤插、連接操作快捷等特點。工業(yè)插頭通過交流電纜接入交流配電單元，交流配電單元具有空氣保護控制模塊，可自動防護過載危險。交流配電單元為-48V通信整流電源模塊、綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)三層交換機、調度數(shù)據(jù)網(wǎng)路由器提供220V交流市電。

主機箱正面及背面視圖如圖3所示。

2.3 業(yè)務接入方案

為了縮短業(yè)務開通時間，便攜箱式110kV變電站通信裝置側預先對光傳輸設備、PCM接入設備的時隙進行了配置。同時，在地調中心通信機房側的匯接型PCM設備側，安排了專用的2線、4線端口，用于接入便攜箱式110kV變電站通信裝置。在變電站業(yè)務通道應急搶修時，只需通過光纖跳線將光傳輸設備、綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)設備與站內ODF處的光纜連接，并進行簡單的設備網(wǎng)元地址配置，就可接入鄰近變電站的傳輸網(wǎng)及綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)，在短時間內即可實現(xiàn)業(yè)務的開通。業(yè)務接入方案如圖4所示。

3 結束語

便攜箱式110kV變電站通信裝置具有設備集成度高、機動性好、抗震能力強等特點，便于攜帶，維護方便，適用于110kV變電站通信系統(tǒng)故障應急搶修及新建變電站臨時通信通道開通等作業(yè)環(huán)境，在緊急情況下也可用于220kV及以上變電站部分業(yè)務恢復，平時還可用于實操技術培訓，因此具有一定的推廣應用價值。

參考文獻

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作者簡介：包達志（1975-），男，福建古田人，高級工程師，從事電力通信專業(yè)的技術與管理工作。