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一種便攜箱式110kV變電站通信裝置的研究與應用論文
隨著(zhù)我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力事業(yè)得到了很大進(jìn)步。為了能夠實(shí)現電力系統通信技術(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。
該裝置能夠實(shí)現電力系統內部各個(gè)部門(mén)以及生產(chǎn)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(jìn)行分析，希望能夠給相關(guān)人士一定的借鑒。
引言
電力系統通信網(wǎng)是專(zhuān)用通信網(wǎng)之一，主要提供發(fā)電廠(chǎng)、變電站、調度所、公司本部等單位之間的通信連接，滿(mǎn)足生產(chǎn)和管理等方面的通信要求。目前，中山供電局110kV變電站通信系統基本組成包括：通信電源設備、傳輸網(wǎng)設備、調度數據網(wǎng)設備、綜合數據網(wǎng)設備、基群復接設備以及配線(xiàn)設備，主要為變電站內的調度自動(dòng)化、繼電保護、電能計量遙測、變電站視頻監控、調度電話(huà)、管理信息系統等業(yè)務(wù)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(xiàn)纜種類(lèi)多，設備聯(lián)調耗時(shí)較長(cháng)。
因此，需要研究一種具有便攜性、機動(dòng)性、高適應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(lèi)
110kV變電站通信業(yè)務(wù)按媒體和應用一般劃分為以下三大類(lèi)：(1)語(yǔ)音業(yè)務(wù)：包括調度電話(huà)、行政電話(huà);(2)數據業(yè)務(wù)：包括廠(chǎng)站自動(dòng)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(dòng)控制系統(穩控)、相量測量系統(PMU)、電能量計量系統、協(xié)同辦公系統、綜合管理系統、安全生產(chǎn)管理信息系統等;(3)視頻業(yè)務(wù)：變電站視頻及環(huán)境監控系統、視頻會(huì )議系統等。
1.2 業(yè)務(wù)需求
(1)調度電話(huà)：調度電話(huà)接入PCM設備，經(jīng)傳輸網(wǎng)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(huà)。
(2)行政電話(huà)：行政電話(huà)接入PCM設備，經(jīng)傳輸網(wǎng)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(huà)。
(3)調度自動(dòng)化：調度自動(dòng)化業(yè)務(wù)包括專(zhuān)線(xiàn)通道和網(wǎng)絡(luò )通道兩種。其中，專(zhuān)線(xiàn)通道接入PCM設備，經(jīng)傳輸網(wǎng)設備與地調的調度自動(dòng)化主站連接;網(wǎng)絡(luò )通道經(jīng)調度數據網(wǎng)設備與地調的調度自動(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(zhuān)線(xiàn)通道(4W E&M接口)(一路主用、一路備用)。
(4)電能計量：電能計量業(yè)務(wù)包括專(zhuān)線(xiàn)通道和網(wǎng)絡(luò )通道兩種。其中，專(zhuān)線(xiàn)通道接入PCM設備，經(jīng)傳輸網(wǎng)設備與地調的計量主站連接;網(wǎng)絡(luò )通道經(jīng)調度數據網(wǎng)設備與地調的計量主站連接。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(huà)撥號專(zhuān)線(xiàn)通道(2W接口)。
(5)繼電保護和故障信息管理：經(jīng)調度數據網(wǎng)設備與保信系統主站連接。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：繼電保護業(yè)務(wù)包括專(zhuān)用光纖、2M復用、載波。其中，專(zhuān)用光纖保護通過(guò)跟隨輸電線(xiàn)路架設的光纜實(shí)現兩側保護設備連接;2M復用保護通道通過(guò)傳輸設備實(shí)現兩側保護設備連接;載波保護通過(guò)輸電線(xiàn)路安裝的載波設備實(shí)現兩側保護設備連接。110kV變電站一般根據輸電線(xiàn)路繼電保護實(shí)際需求配置。
(7)管理信息系統：經(jīng)綜合數據網(wǎng)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(wǎng)絡(luò )通道(以太網(wǎng)接口)。
(8)變電站視頻及環(huán)境監控：經(jīng)綜合數據網(wǎng)設備與地調的視頻主站連接。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(shí)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(dòng)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(huà)、管理信息系統等業(yè)務(wù)提供通信通道。該裝置包括主機箱和線(xiàn)纜箱兩部分。
主機箱內安裝了2個(gè)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(wǎng)路由器、1臺綜合數據網(wǎng)三層交換機、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(xiàn)單元、1個(gè)數字配線(xiàn)單元、2個(gè)音頻配線(xiàn)單元，上述設備之間采用專(zhuān)用線(xiàn)纜連接，并完成內部功能聯(lián)調。系統接線(xiàn)圖如圖1所示。
線(xiàn)纜箱裝入了音頻跳線(xiàn)、2M同軸電纜、光纖跳線(xiàn)、電源連接線(xiàn)等系統附件線(xiàn)纜，上述線(xiàn)纜與變電站內設備連接端具有通用性，能夠實(shí)現裝置與變電站端業(yè)務(wù)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(wǎng)、綜合數據網(wǎng)、光傳輸網(wǎng)、PCM接入網(wǎng)、配線(xiàn)系統等六個(gè)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(guò)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(shí)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(xiàn)單元、數字配線(xiàn)單元連接，將2M電信號轉換為光信號。通過(guò)數字配線(xiàn)單元，SDH光傳輸設備分別為PCM接入設備、調度數據網(wǎng)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(shí)為110kV變電站內的繼電保護等業(yè)務(wù)提供2M電接口。
PCM接入設備通過(guò)音頻配線(xiàn)單元接入變電站內的調度自動(dòng)化、調度電話(huà)、行政電話(huà)等業(yè)務(wù)，并將64K電信號匯接為2M電信號后，再經(jīng)數字配線(xiàn)單元通過(guò)SDH光傳輸設備進(jìn)行傳送。
調度數據網(wǎng)路由器通過(guò)以太網(wǎng)配線(xiàn)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(yè)務(wù)，再經(jīng)數字配線(xiàn)單元通過(guò)SDH光傳輸設備進(jìn)行傳送。
綜合數據網(wǎng)三層交換機通過(guò)以太網(wǎng)配線(xiàn)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(yè)務(wù)，轉換為光信號后再經(jīng)光纖配線(xiàn)單元與其他變電站的設備進(jìn)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(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;主機箱的箱蓋內側均裝有EVA棉;整個(gè)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(xiàn)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控制模塊，可自動(dòng)防護過(guò)載危險。交流配電單元為-48V通信整流電源模塊、綜合數據網(wǎng)三層交換機、調度數據網(wǎng)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(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變電站通信裝置側預先對光傳輸設備、PCM接入設備的時(shí)隙進(jìn)行了配置。同時(shí)，在地調中心通信機房側的匯接型PCM設備側，安排了專(zhuān)用的2線(xiàn)、4線(xiàn)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)通道應急搶修時(shí)，只需通過(guò)光纖跳線(xiàn)將光傳輸設備、綜合數據網(wǎng)設備與站內ODF處的光纜連接，并進(jìn)行簡(jiǎn)單的設備網(wǎng)元地址配置，就可接入鄰近變電站的傳輸網(wǎng)及綜合數據網(wǎng)，在短時(shí)間內即可實(shí)現業(yè)務(wù)的開(kāi)通。業(yè)務(wù)接入方案如圖4所示。
3 結束語(yǔ)
便攜箱式110kV變電站通信裝置具有設備集成度高、機動(dòng)性好、抗震能力強等特點(diǎn)，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(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，平時(shí)還可用于實(shí)操技術(shù)培訓，因此具有一定的推廣應用價(jià)值。
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