一種便攜箱式110kV變電站通信裝置的研究與應用

摘 要：隨著我國經濟的快速發展，電力事業得到了很大進步。為了能夠實現電力系統通信技術的快速發展，研制出了一種便攜箱式110kV變電站通信裝置。該裝置能夠實現電力系統內部各個部門以及生產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

電力系統通信網是專用通信網之一，主要提供發電廠、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變電站通信系統基本組成包括：通信電源設備、傳輸網設備、調度數據網設備、綜合數據網設備、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、變電站視頻監控、調度電話、管理信息系統等業務提供通信通道。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 變電站通信業務分析

1.1 業務分類

110kV變電站通信業務按媒體和應用一般劃分為以下三大類：（1）語音業務：包括調度電話、行政電話；（2）數據業務：包括廠站自動化監控系統（SCADA）、繼電保護和故障信息管理系統、繼電保護系統（繼保）、安全自動控制系統（穩控）、相量測量系統（PMU）、電能量計量系統、協同辦公系統、綜合管理系統、安全生產管理信息系統等；（3）視頻業務：變電站視頻及環境監控系統、視頻會議系統等。

1.2 業務需求

（1）調度電話：調度電話接入PCM設備，經傳輸網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，經傳輸網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：調度自動化業務包括專線通道和網絡通道兩種。其中，專線通道接入PCM設備，經傳輸網設備與地調的調度自動化主站連接；網絡通道經調度數據網設備與地調的調度自動化主站連接。110kV變電站一般配置1路網絡通道（以太網接口），2路專線通道（4W EM接口）（一路主用、一路備用）。

（4）電能計量：電能計量業務包括專線通道和網絡通道兩種。其中，專線通道接入PCM設備，經傳輸網設備與地調的計量主站連接；網絡通道經調度數據網設備與地調的計量主站連接。110kV變電站一般配置1路網絡通道（以太網接口）、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：經調度數據網設備與保信系統主站連接。110kV變電站一般配置1路網絡通道（以太網接口）。

（6）繼電保護：繼電保護業務包括專用光纖、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兩側保護設備連接；2M復用保護通道通過傳輸設備實現兩側保護設備連接；載波保護通過輸電線路安裝的載波設備實現兩側保護設備連接。110kV變電站一般根據輸電線路繼電保護實際需求配置。

（7）管理信息系統：經綜合數據網設備與地調的信息中心機房連接。110kV變電站一般配置1路網絡通道（以太網接口）。

（8）變電站視頻及環境監控：經綜合數據網設備與地調的視頻主站連接。110kV變電站一般配置1路網絡通道（以太網接口）。

2 技術方案

2.1 系統組成

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110kV變電站通信系統的所有功能，為110kV變電站內的調度自動化、繼電保護、安全穩定控制、電能計量遙測、變電站視頻監控、調度電話、管理信息系統等業務提供通信通道。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臺調度數據網路由器、1臺綜合數據網三層交換機、1個交流配電單元、2個直流配電單元、1個以太網配線單元、1個數字配線單元、2個音頻配線單元，上述設備之間采用專用線纜連接，并完成內部功能聯調。系統接線圖如圖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，能夠實現裝置與變電站端業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、調度數據網、綜合數據網、光傳輸網、PCM接入網、配線系統等六個子系統，具體設備型號及接口參數如表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、數字配線單元連接，將2M電信號轉換為光信號。通過數字配線單元，SDH光傳輸設備分別為PCM接入設備、調度數據網路由器提供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、行政電話等業務，并將64K電信號匯接為2M電信號后，再經數字配線單元通過SDH光傳輸設備進行傳送。

調度數據網路由器通過以太網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及以上防護等級的數據業務，再經數字配線單元通過SDH光傳輸設備進行傳送。

綜合數據網三層交換機通過以太網配線單元接入變電站內的管理信息系統、變電站視頻監控等數據業務，轉換為光信號后再經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工業插頭，具有防水、防誤插、連接操作快捷等特點。工業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、綜合數據網三層交換機、調度數據網路由器提供220V交流市電。

主機箱正面及背面視圖如圖3所示。

2.3 業務接入方案

為了縮短業務開通時間，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、綜合數據網設備與站內ODF處的光纜連接，并進行簡單的設備網元地址配置，就可接入鄰近變電站的傳輸網及綜合數據網，在短時間內即可實現業務的開通。業務接入方案如圖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變電站通信系統故障應急搶修及新建變電站臨時通信通道開通等作業環境，在緊急情況下也可用于220kV及以上變電站部分業務恢復，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

[1]李兆偉.衛星通信在東莞電力應急通信中的應用[J].廣東電力.

[2]DL/T 5391-2007.電力系統通信設計技術規定[S].

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