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一種便攜箱式110kV變電站通信裝置的研究與應(yīng)用論文
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力事業(yè)得到了很大進(jìn)步。為了能夠?qū)崿F(xiàn)電力系統(tǒng)通信技術(shù)的快速發(fā)展，研制出了一種便攜箱式110kV變電站通信裝置。
該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)電力系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)部門以及生產(chǎn)單位之間的通信連接。文章主要針對(duì)該裝置的研究以及應(yīng)用情況進(jìn)行分析，希望能夠給相關(guān)人士一定的借鑒。
引言
電力系統(tǒng)通信網(wǎng)是專用通信網(wǎng)之一，主要提供發(fā)電廠、變電站、調(diào)度所、公司本部等單位之間的通信連接，滿足生產(chǎn)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(tǒng)基本組成包括：通信電源設(shè)備、傳輸網(wǎng)設(shè)備、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備、綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備、基群復(fù)接設(shè)備以及配線設(shè)備，主要為變電站內(nèi)的調(diào)度自動(dòng)化、繼電保護(hù)、電能計(jì)量遙測(cè)、變電站視頻監(jiān)控、調(diào)度電話、管理信息系統(tǒng)等業(yè)務(wù)提供通信通道。上述各種設(shè)備通常獨(dú)立組屏，體積龐大，屏柜間連接線纜種類多，設(shè)備聯(lián)調(diào)耗時(shí)較長(zhǎng)。
因此，需要研究一種具有便攜性、機(jī)動(dòng)性、高適應(yīng)性的變電站通信裝置，以適用于快速部署開(kāi)通臨時(shí)通信通道等應(yīng)急場(chǎng)景的需求。
1 變電站通信業(yè)務(wù)分析
1.1 業(yè)務(wù)分類
110kV變電站通信業(yè)務(wù)按媒體和應(yīng)用一般劃分為以下三大類：(1)語(yǔ)音業(yè)務(wù)：包括調(diào)度電話、行政電話;(2)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)：包括廠站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)(SCADA)、繼電保護(hù)和故障信息管理系統(tǒng)、繼電保護(hù)系統(tǒng)(繼保)、安全自動(dòng)控制系統(tǒng)(穩(wěn)控)、相量測(cè)量系統(tǒng)(PMU)、電能量計(jì)量系統(tǒng)、協(xié)同辦公系統(tǒng)、綜合管理系統(tǒng)、安全生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)等;(3)視頻業(yè)務(wù)：變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、視頻會(huì)議系統(tǒng)等。
1.2 業(yè)務(wù)需求
(1)調(diào)度電話：調(diào)度電話接入PCM設(shè)備，經(jīng)傳輸網(wǎng)設(shè)備與地調(diào)的調(diào)度交換機(jī)連接。110kV變電站一般配置1路調(diào)度電話。
(2)行政電話：行政電話接入PCM設(shè)備，經(jīng)傳輸網(wǎng)設(shè)備與地調(diào)的行政交換機(jī)連接。110kV變電站一般配置1路行政電話。
(3)調(diào)度自動(dòng)化：調(diào)度自動(dòng)化業(yè)務(wù)包括專線通道和網(wǎng)絡(luò)通道兩種。其中，專線通道接入PCM設(shè)備，經(jīng)傳輸網(wǎng)設(shè)備與地調(diào)的調(diào)度自動(dòng)化主站連接;網(wǎng)絡(luò)通道經(jīng)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備與地調(diào)的調(diào)度自動(dòng)化主站連接。110kV變電站一般配置1路網(wǎng)絡(luò)通道(以太網(wǎng)接口)，2路專線通道(4W E&M接口)(一路主用、一路備用)。
(4)電能計(jì)量：電能計(jì)量業(yè)務(wù)包括專線通道和網(wǎng)絡(luò)通道兩種。其中，專線通道接入PCM設(shè)備，經(jīng)傳輸網(wǎng)設(shè)備與地調(diào)的計(jì)量主站連接;網(wǎng)絡(luò)通道經(jīng)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備與地調(diào)的計(jì)量主站連接。110kV變電站一般配置1路網(wǎng)絡(luò)通道(以太網(wǎng)接口)、1路電話撥號(hào)專線通道(2W接口)。
(5)繼電保護(hù)和故障信息管理：經(jīng)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備與保信系統(tǒng)主站連接。110kV變電站一般配置1路網(wǎng)絡(luò)通道(以太網(wǎng)接口)。
(6)繼電保護(hù)：繼電保護(hù)業(yè)務(wù)包括專用光纖、2M復(fù)用、載波。其中，專用光纖保護(hù)通過(guò)跟隨輸電線路架設(shè)的光纜實(shí)現(xiàn)兩側(cè)保護(hù)設(shè)備連接;2M復(fù)用保護(hù)通道通過(guò)傳輸設(shè)備實(shí)現(xiàn)兩側(cè)保護(hù)設(shè)備連接;載波保護(hù)通過(guò)輸電線路安裝的載波設(shè)備實(shí)現(xiàn)兩側(cè)保護(hù)設(shè)備連接。110kV變電站一般根據(jù)輸電線路繼電保護(hù)實(shí)際需求配置。
(7)管理信息系統(tǒng)：經(jīng)綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備與地調(diào)的信息中心機(jī)房連接。110kV變電站一般配置1路網(wǎng)絡(luò)通道(以太網(wǎng)接口)。
(8)變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控：經(jīng)綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備與地調(diào)的視頻主站連接。110kV變電站一般配置1路網(wǎng)絡(luò)通道(以太網(wǎng)接口)。
2 技術(shù)方案
2.1 系統(tǒng)組成
利用退運(yùn)通信設(shè)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(shí)現(xiàn)110kV變電站通信系統(tǒng)的所有功能，為110kV變電站內(nèi)的調(diào)度自動(dòng)化、繼電保護(hù)、安全穩(wěn)定控制、電能計(jì)量遙測(cè)、變電站視頻監(jiān)控、調(diào)度電話、管理信息系統(tǒng)等業(yè)務(wù)提供通信通道。該裝置包括主機(jī)箱和線纜箱兩部分。
主機(jī)箱內(nèi)安裝了2個(gè)20A的-48V通信整流電源模塊、1臺(tái)622M的SDH(同步數(shù)字體系)光傳輸設(shè)備、1臺(tái)PCM(脈沖編碼調(diào)制)接入設(shè)備、1臺(tái)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)路由器、1臺(tái)綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)三層交換機(jī)、1個(gè)交流配電單元、2個(gè)直流配電單元、1個(gè)以太網(wǎng)配線單元、1個(gè)數(shù)字配線單元、2個(gè)音頻配線單元，上述設(shè)備之間采用專用線纜連接，并完成內(nèi)部功能聯(lián)調(diào)。系統(tǒng)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(tǒng)附件線纜，上述線纜與變電站內(nèi)設(shè)備連接端具有通用性，能夠?qū)崿F(xiàn)裝置與變電站端業(yè)務(wù)側(cè)設(shè)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(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)、綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)、光傳輸網(wǎng)、PCM接入網(wǎng)、配線系統(tǒng)等六個(gè)子系統(tǒng)，具體設(shè)備型號(hào)及接口參數(shù)如表1所示。
通信電源模塊將220V交流市電轉(zhuǎn)換為-48V直流電源，通過(guò)直流配電單元為SDH光傳輸設(shè)備、PCM接入設(shè)備供電。除此以外，直流配電單元的備用端口還可臨時(shí)為110kV變電站內(nèi)的通信設(shè)備提供-48V直流電源。
光傳輸設(shè)備與光纖配線單元、數(shù)字配線單元連接，將2M電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)。通過(guò)數(shù)字配線單元，SDH光傳輸設(shè)備分別為PCM接入設(shè)備、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)路由器提供2M電接口。除此以外，SDH光傳輸設(shè)備的備用端口還可臨時(shí)為110kV變電站內(nèi)的繼電保護(hù)等業(yè)務(wù)提供2M電接口。
PCM接入設(shè)備通過(guò)音頻配線單元接入變電站內(nèi)的調(diào)度自動(dòng)化、調(diào)度電話、行政電話等業(yè)務(wù)，并將64K電信號(hào)匯接為2M電信號(hào)后，再經(jīng)數(shù)字配線單元通過(guò)SDH光傳輸設(shè)備進(jìn)行傳送。
調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)路由器通過(guò)以太網(wǎng)配線單元接入變電站內(nèi)的電能計(jì)量遙測(cè)、保護(hù)信息管理等安全防護(hù)二區(qū)及以上防護(hù)等級(jí)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，再經(jīng)數(shù)字配線單元通過(guò)SDH光傳輸設(shè)備進(jìn)行傳送。
綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)三層交換機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)配線單元接入變電站內(nèi)的管理信息系統(tǒng)、變電站視頻監(jiān)控等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，轉(zhuǎn)換為光信號(hào)后再經(jīng)光纖配線單元與其他變電站的設(shè)備進(jìn)行互連。
主機(jī)箱采用16U高*800mm深的十九英寸航空機(jī)箱，箱體采用標(biāo)準(zhǔn)9mm多層膠合板外貼1mm防火板，箱體邊緣全部采用經(jīng)氧化的鋁合金型材包邊，箱體底部安裝4個(gè)雙軸承聚脂萬(wàn)向輪;箱體兩個(gè)側(cè)面各安裝一個(gè)10mm直徑鍍烙提手;箱體前后兩個(gè)箱蓋通過(guò)8個(gè)蝴蝶鎖固定;主機(jī)箱的箱蓋內(nèi)側(cè)均裝有EVA棉;整個(gè)機(jī)箱具有便于搬抬、防震、防潮、密封等功能。
主機(jī)箱在220V交流市電輸入電氣接線方面采用了32A工業(yè)插頭，具有防水、防誤插、連接操作快捷等特點(diǎn)。工業(yè)插頭通過(guò)交流電纜接入交流配電單元，交流配電單元具有空氣保護(hù)控制模塊，可自動(dòng)防護(hù)過(guò)載危險(xiǎn)。交流配電單元為-48V通信整流電源模塊、綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)三層交換機(jī)、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)路由器提供220V交流市電。
主機(jī)箱正面及背面視圖如圖3所示。
2.3 業(yè)務(wù)接入方案
為了縮短業(yè)務(wù)開(kāi)通時(shí)間，便攜箱式110kV變電站通信裝置側(cè)預(yù)先對(duì)光傳輸設(shè)備、PCM接入設(shè)備的時(shí)隙進(jìn)行了配置。同時(shí)，在地調(diào)中心通信機(jī)房側(cè)的匯接型PCM設(shè)備側(cè)，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(yè)務(wù)通道應(yīng)急搶修時(shí)，只需通過(guò)光纖跳線將光傳輸設(shè)備、綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備與站內(nèi)ODF處的光纜連接，并進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)備網(wǎng)元地址配置，就可接入鄰近變電站的傳輸網(wǎng)及綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)，在短時(shí)間內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的開(kāi)通。業(yè)務(wù)接入方案如圖4所示。
3 結(jié)束語(yǔ)
便攜箱式110kV變電站通信裝置具有設(shè)備集成度高、機(jī)動(dòng)性好、抗震能力強(qiáng)等特點(diǎn)，便于攜帶，維護(hù)方便，適用于110kV變電站通信系統(tǒng)故障應(yīng)急搶修及新建變電站臨時(shí)通信通道開(kāi)通等作業(yè)環(huán)境，在緊急情況下也可用于220kV及以上變電站部分業(yè)務(wù)恢復(fù)，平時(shí)還可用于實(shí)操技術(shù)培訓(xùn)，因此具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。
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