中型水電站集控中心通信系統(tǒng)方案探討

董玉杰

摘 要：文章介紹了云南某中型水電流域梯級(jí)各電站的通信現(xiàn)狀，根據(jù)中小型集控中心的特點(diǎn)，探討了流域梯級(jí)集控中心通信系統(tǒng)的通信方式、通信結(jié)構(gòu)，以供參考。

關(guān)鍵詞：梯級(jí)電站；集控中心；通信系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TV742 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）19-0074-02

1 概述

云南流域具有電站數(shù)量多，總裝機(jī)容量小，送出點(diǎn)集中等特點(diǎn)，適宜建立梯級(jí)電站集控中心，從而實(shí)現(xiàn)流域內(nèi)的電站集中控制和經(jīng)濟(jì)調(diào)度，及“無人值班，少人值守”管理需求。本文以云南某流域梯級(jí)集控中心建設(shè)為基礎(chǔ)，對(duì)集控中心與各梯級(jí)電站之間的通信網(wǎng)絡(luò)、通信方式等進(jìn)行探討、分析，為同類型集控中心通信方案選擇提供參考。

2 通信范圍和原則

通信范圍主要包括：（1）集控中心與流域內(nèi)“一庫六級(jí)”電站之間的相互通信；（2）“一庫六級(jí)”電站之間的相互通信。目的是將各梯級(jí)電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、工業(yè)電視、機(jī)組在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（振動(dòng)擺渡）及水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)等信息、數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊刂行?，?shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)度控制。文章對(duì)流域梯級(jí)各電站現(xiàn)有的通信系統(tǒng)進(jìn)行總體研究，并結(jié)合各梯級(jí)電站光纖通信的現(xiàn)狀，對(duì)梯級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行了全流域的統(tǒng)一規(guī)劃。

3 梯級(jí)各電站通信系統(tǒng)現(xiàn)狀

3.1 梯級(jí)電站架設(shè)光纖現(xiàn)狀

該流域共7個(gè)梯級(jí)電站，其中5個(gè)電站出線等級(jí)為220kV，其余2個(gè)電站出線等級(jí)為110kV，均送至相鄰的同一個(gè)220kV變電站。

220kV出線的5個(gè)電站，均由一根24芯的OPGW光纜與相鄰變電站進(jìn)行通信，具體使用情況如下：調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)雙通道與調(diào)度中心相連，一個(gè)通道又分為主備用，共占用4芯，兩個(gè)通道共占用8芯；光纖保護(hù)通道占用2芯；電站之間的內(nèi)部通信占用2芯，還剩余12芯。

110kV出線的兩個(gè)電站，均由一根12芯的ADSS光纜與相鄰變電站進(jìn)行通信，具體使用情況如下：至調(diào)度綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)4芯（2芯備用），光纖保護(hù)4芯（2芯備用），相鄰電站之間的內(nèi)部通信占2芯，還剩余2芯。另還有一根光纖保護(hù)用8芯，剩余4芯；水情測(cè)報(bào)4芯一用一備全部用完。

另外，集控中心所在辦公大樓由一根兩芯的OPWG光纜與220kV變電站進(jìn)行通信。

3.2 梯級(jí)電站傳輸網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

相鄰變電站內(nèi)安裝有一套ECI XDM-1000光傳輸設(shè)備，梯級(jí)各電站內(nèi)均配置了一套ECI XDM-100與相鄰變電站通信，以155M/S的傳輸速率進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。同時(shí)各電站還安裝了一套3630PCM設(shè)備和通信電源，直接與調(diào)度部門進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。所傳輸?shù)倪h(yuǎn)動(dòng)、安穩(wěn)、故障錄波等業(yè)務(wù)占用帶寬不超過20M，備用容量較大，其通道傳輸拓?fù)淙缦聢D1所示。

4 通信方案研究

4.1 通信方式選擇

通常，大型集控中心由于流域較長、各梯級(jí)電站之間的距離較遠(yuǎn)，會(huì)采用選擇衛(wèi)星和電力載波的通信方式。但考慮到中小型水電站集控中心的資金投入有限，采用衛(wèi)星的通信方式成本太大，不適用于中小型電站集控中心，因此不推薦使用。

根據(jù)集控中心對(duì)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)、可靠性和經(jīng)濟(jì)性的要求，充分利用電力系統(tǒng)光纖資源，可以組建全流域的光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)。光纖傳輸以其高寬帶、低損耗、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，已成為當(dāng)今高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖紫让襟w。同時(shí)，光纖網(wǎng)絡(luò)具有強(qiáng)大的自愈保護(hù)功能，大大提高了光纖通信的可靠性，光纖網(wǎng)絡(luò)具有傳輸容量大的特點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)全流域梯級(jí)電站至集控中心的計(jì)算機(jī)監(jiān)控?cái)?shù)字傳輸和圖像傳輸提供了足夠的技術(shù)保證。并且通信光纜可以沿輸電線路進(jìn)行架設(shè)，利于現(xiàn)有的系統(tǒng)改造和接入，且維護(hù)工作量較少。

所以本文推薦集控中心與各梯級(jí)電站之間的采用光纖通信方式。

4.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)選擇

根據(jù)集控中心通信設(shè)計(jì)原則和后續(xù)電站的接入要求，結(jié)合其他水電站集控中心通信系統(tǒng)應(yīng)用案例，本文提出星型、環(huán)型及總線型三種交互式以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，并對(duì)三種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較論述。

4.2.1 星型結(jié)構(gòu)

各電站以星型方式連接成網(wǎng)絡(luò)，中央節(jié)點(diǎn)設(shè)在集控中心，其他節(jié)點(diǎn)都與中央節(jié)點(diǎn)直接相連，這種結(jié)構(gòu)以中央節(jié)點(diǎn)為中心。利用電站現(xiàn)有的OPGW光纜線路以及自建的ADSS光纜，組建流域各電站雙通道星型光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)。星型方式的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于管理和建網(wǎng)；網(wǎng)絡(luò)延遲時(shí)間較小，傳輸誤差較低。但其可靠性較低、資源共享能力差；中心節(jié)點(diǎn)故障時(shí)，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。

4.2.2 環(huán)型結(jié)構(gòu)

環(huán)型網(wǎng)絡(luò)中若干節(jié)點(diǎn)通過點(diǎn)到點(diǎn)的鏈路首尾相連形成一個(gè)閉合的環(huán)，這種結(jié)構(gòu)使公共傳輸電纜組成環(huán)型連接，數(shù)據(jù)在環(huán)路中沿著一個(gè)方向在各個(gè)節(jié)點(diǎn)間傳輸，信息從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)。信息流在網(wǎng)中是沿著固定方向流動(dòng)的，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)僅有一條道路，故簡(jiǎn)化了路徑選擇的控制；環(huán)路上各節(jié)點(diǎn)都是自舉控制，故控制軟件簡(jiǎn)單。由于信息源在環(huán)路中是串行地穿過各個(gè)節(jié)點(diǎn)，雖然當(dāng)環(huán)路上某個(gè)節(jié)點(diǎn)故障時(shí)，網(wǎng)絡(luò)可以迅速重構(gòu)而自愈，若為雙環(huán)網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)可靠性會(huì)大大增加。

4.2.3 總線型結(jié)構(gòu)

總線型結(jié)構(gòu)是將各電站均掛在一條總線上，各電站地位平等，無中心節(jié)點(diǎn)控制，公用總線上的信息多以基帶形式串行傳遞，其傳遞方向總是從發(fā)送信息的節(jié)點(diǎn)開始向兩端擴(kuò)散。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可擴(kuò)充性好，使用的設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單，可靠性高。缺點(diǎn)是：維護(hù)難，分支節(jié)點(diǎn)故障查找難。如果選擇總線型網(wǎng)絡(luò)，原有的OPWG線路和ADSS光纜資源將無法有效利用，且后期電站不好接入，并且傳輸?shù)郊刂行臅r(shí)數(shù)據(jù)會(huì)很大，效率和延時(shí)會(huì)過大，不利于集控中心的穩(wěn)定運(yùn)行。

綜上所述，本文推薦集控中心與各梯級(jí)電站之間采用環(huán)型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

5 最終方案

通過以上分析和探討，本文認(rèn)為云南某流域集控中心的通信規(guī)劃方案如圖2所示，結(jié)構(gòu)上采用環(huán)型結(jié)構(gòu)將各梯級(jí)電站與集控中心形成環(huán)網(wǎng)，保證傳輸?shù)目煽啃?。通信方式采用光纖通信，提高了傳輸速率和數(shù)據(jù)量。

6 結(jié)束語

中小型水電集控的建設(shè)應(yīng)注重投資的經(jīng)濟(jì)性和原有系統(tǒng)的可利用性，本文所闡述的光纖式環(huán)型結(jié)構(gòu)通信方案符合中小型水電站集控中心的建設(shè)原則，并成功地應(yīng)用在云南某流域電站集控中心，投資較少、網(wǎng)絡(luò)通信可靠。

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