光傳輸SDH 技術(shù)在電力集控站監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

李慧芳

（廈門連宋水利電力勘察設(shè)計(jì)有限公司，福建廈門 361012）

0 引言

在電力系統(tǒng)每個(gè)集控站建設(shè)集控系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)變電站主輔設(shè)備全面監(jiān)控。集控站通過(guò)安裝SDH 設(shè)備，經(jīng)過(guò)信息采集、轉(zhuǎn)換、傳輸?shù)冗^(guò)程，將變電站的數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、寬帶、IP 等常規(guī)業(yè)務(wù)進(jìn)行低損耗傳輸，實(shí)現(xiàn)變電站的集中監(jiān)控和調(diào)度。

1 光傳輸SDH 基本理論

1.1 SDH 的概念

SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步數(shù)字體系）是為不同速率數(shù)字信號(hào)的傳輸提供相應(yīng)等級(jí)的信息結(jié)構(gòu)，包括復(fù)用方法和映射方法，以及相關(guān)同步方法組成的技術(shù)體制。SDH 傳輸業(yè)務(wù)信號(hào)時(shí)，各種業(yè)務(wù)信號(hào)要進(jìn)入SDH 的幀都要經(jīng)過(guò)映射、定位和復(fù)用3 個(gè)步驟。SDH 網(wǎng)絡(luò)是由SDH 網(wǎng)絡(luò)單元（NE）組成的，在光纖上進(jìn)行同步信息傳輸、復(fù)用、分插和交叉連接的網(wǎng)絡(luò)。

1.2 基本原理

光傳輸系統(tǒng)中的SDH 采用的信息結(jié)構(gòu)等級(jí)稱為同步傳送模塊STM-N（Synchronous Transport Mode，N=1，4，16，64）。最基本的模塊為STM-1，4 個(gè)STM-1 同步復(fù)用構(gòu)成STM-4，以此類推，同步復(fù)用構(gòu)成STM-16、STM-64……。

1.3 SDH 設(shè)備選型

1.3.1 設(shè)備選型

為便于光纜通信設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)管理和運(yùn)行維護(hù)，半蘭山集控站SDH 設(shè)備均優(yōu)先選用與半蘭山變電站SDH 設(shè)備同廠家的華為SDH 設(shè)備和烽火SDH 設(shè)備系列產(chǎn)品。

1.3.2 設(shè)備性能指標(biāo)

光傳輸設(shè)備應(yīng)符合YD/T 5095—2005《SDH 長(zhǎng)途光纜傳輸系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，其中未提及的指標(biāo)參見(jiàn)ITU-T 建議G.782、G.783、G.784、G.707、G.957、G.958、G.703、G.825、G.826、G.813。

（1）傳輸容量：2.5 G/622 M。

（2）動(dòng)態(tài)范圍（BER≤10～12）：全動(dòng)態(tài)范圍。

（3）光接口：V L16.2/L16.1/S4.1/S1.1。

（4）交叉連接矩陣及端口支持能力。該設(shè)備應(yīng)提供配置成終端復(fù)用設(shè)備的能力，當(dāng)線路側(cè)僅有一個(gè)方向的光接口工作時(shí)，支路側(cè)應(yīng)能將STM-16 信號(hào)內(nèi)的全部支路以STM-4 信號(hào)或STM-1 信號(hào)終結(jié)，以及不少于252×2 Mb/s 信號(hào)的終端能力。

（5）該設(shè)備具有MSTP 功能：以太網(wǎng)業(yè)務(wù)接入及處理能力；應(yīng)具有10/100 M 自適應(yīng)的以太網(wǎng)處理功能。

（6）電接口：2 Mb/s；碼型：HDB3（ITU-T G.703）；阻抗：75 Ω，不平衡或120 Ω，平衡（可選）；網(wǎng)絡(luò)管理接口：可提供Q3 接口和F 接口（ITU-T G.773 和G.784）。

1.4 中繼段距離計(jì)算

1.4.1 系統(tǒng)參考結(jié)構(gòu)

光傳送系統(tǒng)參考結(jié)構(gòu)滿足ITU-T G956 建議，其典型結(jié)構(gòu)如圖1 所示。其中，S 是在光纖上位于光發(fā)射機(jī)后的一點(diǎn)；R 是在光纖上位于光發(fā)射機(jī)前的一點(diǎn)；Ps是在S 點(diǎn)輸出功率；Pr是在R 點(diǎn)接收靈敏度；ODF 是光配線架；E/O 是光發(fā)射機(jī)；O/E 是光接收機(jī)。

圖1 光傳輸系統(tǒng)參考結(jié)構(gòu)

1.4.2 中繼段距離計(jì)算

衰減受限中繼段距離計(jì)算采用ITU-T 建議G.957的最壞值計(jì)算法：

式中 L1——衰減受限中繼段長(zhǎng)度，km

Ps——S 點(diǎn)壽命終了時(shí)的光發(fā)送功率，dBm

Pr——R 點(diǎn)壽命終了時(shí)的光接收靈敏度，dBm

Pp——光通道功率代價(jià)，dB

Mc——光纜線路光功率余量，dB

ΣAc——S 點(diǎn)、R 點(diǎn)間其他連接器衰減之和，dB

Af——光纖衰減系數(shù)，dB/km

As——光纜固定接頭平均衰減，取0.01 dB/km色散受限中繼段距離為：

式中 L2——色散受限中繼段長(zhǎng)度，km

Dmax——S、R 間通道允許的最大色散值，ps/nm

D——光纖色散系數(shù)，ps/nm·km

中繼段實(shí)際長(zhǎng)度選擇取L1與L2的最小值。

1.5 光接口類型

以STM-4.1 為例，光接口類型參數(shù)見(jiàn)表1。其中，NA表示不做要求；表中數(shù)值均為系統(tǒng)設(shè)計(jì)壽命終了時(shí)最壞值；接口機(jī)在設(shè)計(jì)壽命期間的老化余度為3 dB。

表1 光接口參數(shù)

2 SDH 技術(shù)在集控站監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

以福建廈門電力公司220 kV 半蘭山集控站建設(shè)項(xiàng)目為例，詳細(xì)說(shuō)明SDH 技術(shù)在集控站中的應(yīng)用。

2.1 半蘭山集控站概述

現(xiàn)有廈門市電力調(diào)度系統(tǒng)不能滿足《國(guó)網(wǎng)設(shè)備部關(guān)于印發(fā)推進(jìn)變電運(yùn)維模式優(yōu)化及集控站試點(diǎn)建設(shè)工作等4 項(xiàng)意見(jiàn)（規(guī)定）的通知》中，關(guān)于要求“統(tǒng)籌考慮電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、站所規(guī)模、區(qū)域分布、設(shè)備狀況、場(chǎng)地交通等條件，按照集控站管轄變電站數(shù)量不超過(guò)80 座”的原則，需設(shè)置變電集中監(jiān)控場(chǎng)所。

通過(guò)將半蘭山配電指揮中心改造成集控站，可滿足國(guó)網(wǎng)公司對(duì)監(jiān)控職責(zé)移交的總體工作要求，有利于加強(qiáng)調(diào)度和設(shè)備運(yùn)維的安全界面，方便運(yùn)維人員開(kāi)展設(shè)備監(jiān)控，提高變電站安全運(yùn)行。本項(xiàng)目主要是將廈門調(diào)度大樓的調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)一區(qū)、二區(qū)網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)延伸至半蘭山運(yùn)維站，并改建半蘭山集控站監(jiān)控大廳。

廈門地調(diào)調(diào)度大樓的調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)一區(qū)A、B 網(wǎng)、二區(qū)A 網(wǎng)級(jí)聯(lián)延伸至半蘭山集控站，二區(qū)B 網(wǎng)待遠(yuǎn)期擴(kuò)建時(shí)完善。項(xiàng)目建設(shè)涉及以下場(chǎng)地：

（1）廈門地調(diào)調(diào)度大樓通信機(jī)房：新增2 臺(tái)一區(qū)縱向加密認(rèn)證裝置和2 臺(tái)一區(qū)防火墻與2 臺(tái)光電轉(zhuǎn)換器、新增1 臺(tái)二區(qū)縱向加密認(rèn)證裝置和1 臺(tái)二區(qū)防火墻與1 臺(tái)光電轉(zhuǎn)換器。

（2）半蘭山集控站機(jī)房：一區(qū)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備柜1 面，內(nèi)含2 臺(tái)一區(qū)縱向加密認(rèn)證裝置和2 臺(tái)一區(qū)交換機(jī)與2臺(tái)光電轉(zhuǎn)換器；二區(qū)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備柜1 面，內(nèi)含1 臺(tái)二區(qū)縱向加密認(rèn)證裝置和1 臺(tái)二區(qū)交換機(jī)與1 臺(tái)光電轉(zhuǎn)換器。

（3）半蘭山集控站監(jiān)控大廳：分散安裝4 臺(tái)一區(qū)工作站主機(jī)，2 臺(tái)二區(qū)工作站主機(jī)，4 臺(tái)輔控主機(jī)；配置各主機(jī)顯示器和大屏顯示系統(tǒng)。

2.2 SDH 設(shè)備現(xiàn)狀

半蘭山變目前有華為OSN1800V 通信設(shè)備1 套、烽火780B 通信設(shè)備1 套；廈門地調(diào)現(xiàn)有烽火780A 通信設(shè)備1 套、華為Metro3000C 通信設(shè)備1 套（圖2、圖3）。

圖2 華為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

圖3 烽火網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

2.3 通信技術(shù)方案

（1）本工程在本期改造的半蘭山集控站機(jī)房（原半蘭山配電指揮中心機(jī)房）新增華為1800V SDH 設(shè)備1 套，烽火780B SDH 設(shè)備1套，采用622 Mb/s 速率分別接入半蘭山變?cè)ㄐ艡C(jī)房?jī)?nèi)已有烽火和華為網(wǎng)的SDH 設(shè)備，經(jīng)過(guò)已有SDH 設(shè)備和已有2 路光纜至廈門地調(diào)（圖4）。

圖4 SDH 設(shè)備接入示意

（2）本工程在本期改造的半蘭山集控站機(jī)房（原半蘭山配電指揮中心機(jī)房）新增2 臺(tái)通信數(shù)據(jù)網(wǎng)三層交換機(jī)，采用光纖和原有通信機(jī)房?jī)?nèi)數(shù)據(jù)網(wǎng)路由器現(xiàn)有連接，用以開(kāi)通集控站所需輔助視頻監(jiān)控等業(yè)務(wù)。采用MSTP 以太網(wǎng)方式接入半蘭山變電站。業(yè)務(wù)通道分配如圖5 所示。

圖5 業(yè)務(wù)通道分配

（3）本工程在半蘭山集控站配置2 套調(diào)度IAD 設(shè)備、1 套行政IAD 設(shè)備、3 套設(shè)備，分別通過(guò)SDH 百兆光接口接入。其中，2 套調(diào)度IAD 設(shè)備1 套通過(guò)華為OSN1800V SDH 設(shè)備百兆光接口接入、1 套通過(guò)烽火780B SDH 設(shè)備百兆光接口接入；行政IAD 設(shè)備通過(guò)華為OSN1800V SDH 設(shè)備百兆光接口接入；后端接入調(diào)度電話2 部、行政電話1 部，執(zhí)行地調(diào)等的調(diào)度指令。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文從光傳輸SDH 技術(shù)原理出發(fā)，以廈門半蘭山集控站建設(shè)為例，詳細(xì)論述了SDH 技術(shù)在集控站中的應(yīng)用。通過(guò)建立光纖通道，配置相應(yīng)的SDH 設(shè)備，將集控站控制區(qū)域內(nèi)的變電站中的視頻、音頻等信號(hào)，經(jīng)過(guò)SDH 技術(shù)轉(zhuǎn)換，傳輸至省市調(diào)度中心。也可將調(diào)度中心的指令傳輸至集控中心，實(shí)現(xiàn)對(duì)轄區(qū)內(nèi)變電站的遠(yuǎn)程控制。其中，光傳輸SDH 技術(shù)在電力系統(tǒng)集控站中發(fā)揮著重要作用。