中型水電站集控中心通信系統方案探討

董玉杰

摘 要：文章介紹了云南某中型水電流域梯級各電站的通信現狀，根據中小型集控中心的特點，探討了流域梯級集控中心通信系統的通信方式、通信結構，以供參考。

關鍵詞：梯級電站；集控中心；通信系統

中圖分類號：TV742 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）19-0074-02

1 概述

云南流域具有電站數量多，總裝機容量小，送出點集中等特點，適宜建立梯級電站集控中心，從而實現流域內的電站集中控制和經濟調度，及“無人值班，少人值守”管理需求。本文以云南某流域梯級集控中心建設為基礎，對集控中心與各梯級電站之間的通信網絡、通信方式等進行探討、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“一庫六級”電站之間的相互通信；（2）“一庫六級”電站之間的相互通信。目的是將各梯級電站的計算機監控系統、工業電視、機組在線監測系統（振動擺渡）及水情測報系統等信息、數據傳輸到集控中心，實現遠程調度控制。文章對流域梯級各電站現有的通信系統進行總體研究，并結合各梯級電站光纖通信的現狀，對梯級通信網絡系統進行了全流域的統一規劃。

3 梯級各電站通信系統現狀

3.1 梯級電站架設光纖現狀

該流域共7個梯級電站，其中5個電站出線等級為220kV，其余2個電站出線等級為110kV，均送至相鄰的同一個220kV變電站。

220kV出線的5個電站，均由一根24芯的OPGW光纜與相鄰變電站進行通信，具體使用情況如下：調度數據網雙通道與調度中心相連，一個通道又分為主備用，共占用4芯，兩個通道共占用8芯；光纖保護通道占用2芯；電站之間的內部通信占用2芯，還剩余12芯。

110kV出線的兩個電站，均由一根12芯的ADSS光纜與相鄰變電站進行通信，具體使用情況如下：至調度綜合業務網4芯（2芯備用），光纖保護4芯（2芯備用），相鄰電站之間的內部通信占2芯，還剩余2芯。另還有一根光纖保護用8芯，剩余4芯；水情測報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變電站進行通信。

3.2 梯級電站傳輸網絡現狀

相鄰變電站內安裝有一套ECI XDM-1000光傳輸設備，梯級各電站內均配置了一套ECI XDM-100與相鄰變電站通信，以155M/S的傳輸速率進行數據傳輸。同時各電站還安裝了一套3630PCM設備和通信電源，直接與調度部門進行數據傳輸。所傳輸的遠動、安穩、故障錄波等業務占用帶寬不超過20M，備用容量較大，其通道傳輸拓撲如下圖1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、各梯級電站之間的距離較遠，會采用選擇衛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。

根據集控中心對網絡業務、可靠性和經濟性的要求，充分利用電力系統光纖資源，可以組建全流域的光纖傳輸網絡。光纖傳輸以其高寬帶、低損耗、抗干擾能力強等特點，已成為當今高速數據傳輸的首先媒體。同時，光纖網絡具有強大的自愈保護功能，大大提高了光纖通信的可靠性，光纖網絡具有傳輸容量大的特點，為實現全流域梯級電站至集控中心的計算機監控數字傳輸和圖像傳輸提供了足夠的技術保證。并且通信光纜可以沿輸電線路進行架設，利于現有的系統改造和接入，且維護工作量較少。

所以本文推薦集控中心與各梯級電站之間的采用光纖通信方式。

4.2 網絡結構選擇

根據集控中心通信設計原則和后續電站的接入要求，結合其他水電站集控中心通信系統應用案例，本文提出星型、環型及總線型三種交互式以太網結構，并對三種網絡結構進行比較論述。

4.2.1 星型結構

各電站以星型方式連接成網絡，中央節點設在集控中心，其他節點都與中央節點直接相連，這種結構以中央節點為中心。利用電站現有的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絡。星型方式的特點是結構簡單，便于管理和建網；網絡延遲時間較小，傳輸誤差較低。但其可靠性較低、資源共享能力差；中心節點故障時，會導致整個網絡癱瘓。

4.2.2 環型結構

環型網絡中若干節點通過點到點的鏈路首尾相連形成一個閉合的環，這種結構使公共傳輸電纜組成環型連接，數據在環路中沿著一個方向在各個節點間傳輸，信息從一個節點傳到另一個節點。信息流在網中是沿著固定方向流動的，兩個節點僅有一條道路，故簡化了路徑選擇的控制；環路上各節點都是自舉控制，故控制軟件簡單。由于信息源在環路中是串行地穿過各個節點，雖然當環路上某個節點故障時，網絡可以迅速重構而自愈，若為雙環網，網絡可靠性會大大增加。

4.2.3 總線型結構

總線型結構是將各電站均掛在一條總線上，各電站地位平等，無中心節點控制，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送信息的節點開始向兩端擴散。其特點是結構簡單，可擴充性好，使用的設備相對簡單，可靠性高。缺點是：維護難，分支節點故障查找難。如果選擇總線型網絡，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，并且傳輸到集控中心時數據會很大，效率和延時會過大，不利于集控中心的穩定運行。

綜上所述，本文推薦集控中心與各梯級電站之間采用環型網絡結構。

5 最終方案

通過以上分析和探討，本文認為云南某流域集控中心的通信規劃方案如圖2所示，結構上采用環型結構將各梯級電站與集控中心形成環網，保證傳輸的可靠性。通信方式采用光纖通信，提高了傳輸速率和數據量。

6 結束語

中小型水電集控的建設應注重投資的經濟性和原有系統的可利用性，本文所闡述的光纖式環型結構通信方案符合中小型水電站集控中心的建設原則，并成功地應用在云南某流域電站集控中心，投資較少、網絡通信可靠。

參考文獻：

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