光傳輸技術在電力系統智能變電站中的應用

廈門連宋水利電力勘察設計有限公司 李慧芳

現代智能變電站中通過安裝不同品牌的光傳輸通信設備，經過信息采集、轉換、傳輸等過程，將變電站中的數據、語音、寬帶、IP 等常規業務進行低損耗傳輸，實現變電站和調度中心的有效通信。

1 光傳輸技術基本的理論

1.1 光傳輸概念

所謂光傳輸技術就是經過SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步數字體系）為不同速率的數字信號的傳輸提供相應等級的信息結構，包括復用方法和映射方法，以及相關的同步方法組成的一個技術體制。SDH 傳輸業務信號時，各種業務信號要進入SDH 的幀都要經過映射、定位和復用三個步驟。SDH 網是由一些SDH 的網絡單元（NE）組成的，在光纖上進行同步信息傳輸、復用、分插和交叉連接的網絡[1]。

1.2 基本原理

光傳輸系統中的SDH 采用的信息結構等級被稱為同步傳送模塊STM-N（SynchronousTransport Mode，N=1，4，16，64），最基本的模塊為STM-1，四個STM-1同步復用構成STM-4，以此類同步復用構成STM-16、STM-64……SDH 不同等級比特率（M bit/s）及最大通道容量（等效話路）分別為：STM-1/155.52/1890、STM-4/622.08/7560、STM-16/2488.32/30240、STM-64/9953.28/120960、STM-256/3981.312/483840。

2 光傳輸技術在智能變電站中的應用。

下面就以福建南平浦城榮華110kV 新建智能變電站為例詳細介紹SDH 技術在電力系統智能變電站中的應用。

2.1 110kV 榮華變電站概述

主變規模：遠景3×50MVA，本期1×50MVA；110kV 出線：110kV。遠景4回，采用單母分段接線，接入220kV 丹桂變2回，光伏發電1回，備用1回。本期2回，單母分段接線，接入220kV 丹桂變2回（新建丹桂-榮華雙回線路JL/G1A-300/6.5km）；35kV：遠景6回，采用單母分段接線，接入110kV工業園變1回，35kV 上同變1回，35kV 管厝變1回，備用3回。本期3回，接入110kV 工業園變1回，35kV 上 同 變1回，35kV 管厝變1回，備用3回；10kV：遠景24回，采用單母分段接線。本期8回，單母線接線[2]。

2.2 SDH 設備現狀

浦城縣現有通信網絡為華為網絡，現有華為通信設備16臺，其中浦城縣調現有華為OSN 2500通信設備一臺，管厝變現有華為OSN1500通信設備一臺，35kV 上同變現有華為OSN 1500通信設備一臺，110kV 工業園變現有OSN 2500通信設備一臺，220kV 丹桂變現有烽火780B 通信設備一臺（圖1）[3]。

圖1 現狀華為SDH 設備組網圖

2.3 光纖通信系統設計

圖2 現狀烽火SDH設備組網圖

2.3.1 SDH 設備選型設備選型。為便于光纜通信設備的網絡管理和運行維護，榮華變電站SDH 設備均優先選用與互聯站點的SDH 設備同一廠家的系列產品，即華為SDH 設備和泰科SDH 設備。

設備性能指標。光傳輸設備應符合YD/T 5095-2005，YD/T 5095-2005中未提及的指標參見ITU-T建議G.782，G.783，G.784，G.707，G.957，G.958，G.703，G.825，G.826，G.813。傳輸容量2.5G/622M；動態范圍（BER ≤10-12）為全動態范圍；光接口V L16.2/L16.1/S4.1/S1.1；交叉連接矩陣及端口支持能力。該設備應提供配置成終端復用設備的能力，當線路側僅有一個方向的光接口工作時，支路側應能將STM-16信號內的全部支路以STM-4信號或STM-1信號終結，以及不少于252×2Mb/s 信號的終端能力；該設備具有MSTP 功能：以太網業務接入及處理能力，應具有10M/100M 自適應以太網處理功能；電接口：2Mb/s；碼型：HDB3（ITU-T G.703）；阻抗：75Ω，不平衡或120Ω，平衡可選；網絡管理接口：可提供Q3接口和F 接口（ITU-T G.773和G.784）[4]。2.3.2 中繼段距離計算

系統參考結構：光傳送系統參考結構滿足ITU-T G956建議，其典型結構見圖3，圖中S 為在光纖上位于光發射機后的一點、R 為在光纖上位于光發射機前的一點、PS 為在S 點輸出功率、PR 為在R 點接收靈敏度、ODF 為光配線架、E/O 為光發射機、O/E 為光接收機。

圖3 光傳輸系統參考結構圖

中繼段距離計算：衰減受限中繼段距離計算采用ITU-T 建議G.957的最壞值計算法：L1=(Ps-Pr-pp-∑Ac)/(Af+As),式中,L1為衰減受限中繼段長度（km），Ps 為S 點壽命終了時的光發送功率（dBm），Pr 為R 點壽命終了時的光接收靈敏度（dBm），Pp 為光通道功率代價(dB)，Mc 為光纜線路光功率余量(dB)，ΣAc 為S、R 點間其它連接器衰減之和(dB)，Af 為光纖衰減系數(dB/km)，As 為光纜固定接頭平均衰減(dB/km)，取0.01(dB/km)；散受限中繼段距離L2=Dmax/D，L2為色散受限中繼段長度（km），Dmax 為S、R 間通道允許的最大色散值(ps/nm)，D為光纖色散系數(ps/nm·km)，中繼段實際長度選擇取L1與L2最小值。

依據以上原則，本工程中繼段距離計算參數如下：波長1310Nm、光纖衰減常數（k）0.36dB/km、每km 光纖接頭衰減常數（B1）0.02dB/km、活動接頭平均衰減（B2）0.5dB/個、活動接頭個數（N1）2個、最大光通道代價（Pp）1dB、光纜線路儲備量（Mc）3dB、光端機S 點最小平均發送功率（Ps）-5dB、光放大器（P）0dB、光端機R 點最差靈敏度（Pr）-28dB、衰減受限允許中繼段長度（L1）47.37km、電平富余量（Me）12.83dB、要求光端機SR 間發送功率不小于（Pmin）10.17dB、光纖色散系數3.5ps/nm.km、線路最大色散（DDmax）165.7894737ps/nm、要求光端機允許色散不小于（Dg）＞1600ps/nm、光纜實際線路長度（L）13.6km。通過光中繼段距離計算，本工程選用的光口類型是合理的。

2.3 設備配置

根據南平地區通信規劃，結合現有光傳輸網絡及設備配置情況，本工程在新建榮華變配置兩套622M/2.5G SDH 設備,在工業園變原有華為OSN 2500設備上配置一塊S4.1光板光接口板，在管厝變原有華為OSN 1500設備上配置一塊S4.1光接口板，在35kV 上同變原有OSN 1500設備上配置一塊S4.1光接口板，在220kV 丹桂變原有烽火780B 設備上配置一塊S4.1光板（圖4）

圖4 項目完成后華為SDH 設備組網圖

圖5 項目完成后烽火SDH 設備組網圖

2.4 通道組織

榮華110kV 變電站-南平地調系統通信隨南平浦城丹桂- 榮華110kV 線路工程建設，組織榮華變- 丹桂變-南平地調的新的通信通道。榮華110kV 變電站-浦城縣調系統通信結合南平浦城榮華-管厝35kV 線路工程及35kV 工上線開端進新建榮華變線路工程建設，組織榮華-管厝-富嶺-九秋-浦城縣調的新的通信通道。

圖6 系統通信通道組織