1、电力系统通信技术及规划11/10/20221汇报报告通信技术通信规划前言通信方案11/10/2022211/10/20223电力通信网是电网的基础设施，依托电网进行建设，并为电网服务。随着二次系统技术的不断发展，大二次整合的不断推进，通信专业的重要性不断提升。同时，“通信与信息系统”、“电机”分属于不同的专业范畴，项目前期工作人员对通信专业的了解有限，亟须沟通交互。本报告的目标人群：电网规划、项目前期工作人员本报告主要内容：电力通信技术的普及性介绍电力通信规划的总体介绍在可行性研究阶段，通信设计工程实例11/10/2022411/10/20225通信网按功能大体可划分为传输网、业务网和支撑网三
2、部分。传输网是“信息”广域交互的基础平台。业务网可以更灵活地适应小颗粒业务的接入、交换等。支撑网用于满足系统同步运行，并实时监控设备状态、电路调度等。11/10/20226电力通信传输网主要有光纤通信、微波通信和电力线载波通信三种方式，远景还将增设卫星通信作为应急通信手段，其中光纤通信占据绝对优势。微波电路的最主要优势在于抗自然灾害的能力强，在风、雨、雪和冰灾时，信道质量会受影响，但通常电路不会中断；它的主要缺点是受通道阻挡、站址选择、信道带宽、信道误码性能等条件限制。微波电路已逐步萎缩，目前省干微波电路仍维持使用，地区微波电路已基本退役。电力线载波是一种濒临淘汰的技术，信道质量差，带宽非常小
3、，应尽量避免使用。目前，电力线载波基本均用于500kV、220kV无光缆线路的线路继电保护通道。卫星通信仅用于应急通信，不作为正常通信方式。目前，卫星通信的资费已大幅度下降，地面站间的M专线通道约1200元每小时，可按需申请，而卫星手机的资费则要低得多，已在牧区广泛使用。M带宽可满足30个常规电话同时通信。光纤通信的带宽、性能具有绝对优势，光缆价格低廉，因此成为绝对主流。光纤的带宽潜力巨大，实际带宽取决于设备制造水平。目前，江苏电力省干SDH电路带宽为10G，通过DWDM技术可实现32路信号同纤运行。传输网11/10/20227电力企业应用的光缆主要有OPGW、ADSS和普通光缆三类。OPGW
4、、ADSS属于特种光缆范畴，可用于高压、大档距条件，即35kV及以上线路。普通光缆是相对于特种光缆而言的，泛指电信企业常用的无金属光缆，主要用于10kV架空线或管道敷设。500kV220kV110kV35kV20kV/10kVOPGWADSS普通光缆OPGW：Optical fiber composite overhead ground wire ADSS：All-dielectric self-supporting optical cable11/10/20228左图为ADSS，下图为OPGW。ADSS光缆由内到外为FRP加强芯、容纳光纤的松套管/填充绳、内护套、芳纶纱、外护套。OPGW由铝
5、合金单丝、铝包钢单丝、容纳光纤的中空不锈钢管组成。11/10/20229OPGW为金属结构，不存在电腐蚀的问题，可以应用于各类电压等级的送电线路。是否采用OPGW，主要取决于投资、工程需要的考虑。从运行情况来看，OPGW到主要问题是雷击断股。江苏已发生多起雷击断股事件。从OPGW到使用规模、运行的时间跨度来看，雷击断股的情况很少，而且多数情况可通过预绞丝修复。因此，OPGW成为近期电力光缆的首选方式。这里需要特别说明的是，江苏多平原，落雷密度低，OPGW雷击损伤是比较罕见的。在重雷区，广泛使用OPGW是有争议的，特别是在110kV线路上架设OPGW，这时ADSS应是一个较好的选择。OPGW综述
6、11/10/202210 常规地线多采用钢绞线，钢的熔点高，耐雷水平较高，而且结构简单，易修复。OPGW防雷500kV220kV110kV35kV20kV/10kV常规地线GJ-80GJ-50GJ-35无地线无地线 OPGW内置光纤，材质为铝合金、铝包钢，防雷性能远低于常规地线。OPGW的防雷性能主要取决于外层单丝的直径和熔点。因此，通常限定OPGW外层单丝的直径和材质，以确保耐雷能力。同时，为降低OPGW的落雷概率，匹配地线也要求逐塔接地。110kV OPGW的横截面较小，外层单丝通常采用小直径的铝合金单丝，耐雷水平有限。因此，在重雷区，舍OPGW而采用ADSS也是有一定道理的。11/10/
7、202211送电线路为双地线结构，需架设OPGW时，通常按一根OPGW、一根地线设计。地线匹配是指OPGW与地线的弧垂应接近，以保证铁塔两侧的防雷保护角基本一致，水平张力也尽量接近，即OPGW与地线的机械特性应尽量一致。线路发生单相接地故障时，OPGW与地线会流经短路电流，产生焦耳热，危及OPGW安全。首先对该段线路进行短路电流计算，根据短路电流水平合理设计OPGW和地线的分流能力。OPGW地线匹配及分流11/10/202212地线OPGW-50OPGW-100OPGW-110OPGW-130OPGW-150计算截面(mm2)51.32100.02113.83128.21148.8外径(mm)
8、9.913.314.3515.216.3单位重量(kg/km)323406466535614RTS(kN)50.2558.567.2580.7594弹性模量(N/mm2)14000093900950009780097100线膨胀系数(10-6/)13.417.917.717.417.5地线GJ-35GJ-50GJ-70GJ-80GJ-100计算截面(mm2)37.1749.572.278.94100.8外径(mm)7.891111.513单位重量(kg/km)295.1423.7615628.4798.7RTS(kN)47.258.284.9590.225118.6弹性模量(N/mm2)181
9、420181420196130181423181420线膨胀系数(10-6/)11.511.51211.511.5地线LGJ-95/55JL/LB1A-95/55计算截面(mm2)152.81152.81外径(mm)16.016.0单位重量(kg/km)707.7639.2RTS(kN)78.183.6弹性模量(N/mm2)10500091000线膨胀系数(10-6/)15.317.111/10/202213光纤色谱测量温度（）160180200210220240蓝-旧SCSCSCSCSCX橙OOOOOX绿OOOOOX棕OOOOOX灰OOOOSCX白SCSCWYWYWYX红OOOSCOSC本S
10、CSCSCSCSCX黄SCSCWYWYWYX紫OOSCSCSCX粉红SCSCSCSCSCX青绿SCSCSCSCSCX蓝-新OOSCSCSCG棕-新OOOOOSC黄-新OOSCSCSCX1.测试样本为充有油膏的不锈钢管内的光纤；2O表示没变色；SC表示轻微变色但可识别；WY表示黄色白色无法区分；G表示变成绿色；X表示变色且无法区分。11/10/202214ADSS综述ADSS为全介质结构，安装于相线以下，应用中存在的主要问题是电腐蚀和外力破坏，其中电腐蚀均发生在220kV线路，110kV及以下线路尚未发现电腐蚀。在500kV及以上线路，因电场强度过高，以目前的工艺水平不具备架设ADSS的可能。江
11、苏ADSS应用较多，在2003年以后陆续发生多起220kV ADSS电腐蚀断缆事故，镇江、徐州、扬州、宿迁和淮安地区陆续发现电腐蚀案例。ADSS电腐蚀的主要成因是电晕放电、干带飞弧和早期材质不过关，几乎所有的电腐蚀均发生在杆塔连接处。电腐蚀现象无法避免，但可以有效抑制。目前，抑制电腐蚀的措施已比较成熟，多数情况可以比较妥善地解决。11/10/202215徐州11/10/202216淮安11/10/202217镇江11/10/202218 500kV/220kV混压四回路，原则上应按双OPGW建设。500kV/220kV新建架空线路，原则上均采用OPGW。110kV电厂送出线、220kV变间的1
12、10kV联络线、220kV变与110kV 枢纽变间的联络线，原则上应架设光缆。110kV馈供线仅在电源侧设单套距离零序保护，是否架设光缆视通信需求而定。110kV全线新建线路，推荐采用OPGW。110kV新老混合架空线路，可采用OPGW+ADSS方式，也可全线架设ADSS，具体视新线路的绝对长度和比重而定。管道光缆可采用普通光缆或ADSS，优先采用普通光缆，以降低投资。20kV/10kV架空线，不宜架设光缆，调度端出局光缆除外。光缆纤芯配置：220kV同塔双回线，一般按36芯配置；110kV光缆，一般按24芯或16芯配置；调度端出局光缆（调度端至第一个变电所）原则上不低于36芯；光缆建设意见1
13、1/10/202219光传输设备光传输设备的体制主要有PDH、ATM、SDH和IP/以太网几种。PDH(Plesiochronous Digital Hierarchy)是早期的技术体制，点对点系统，带宽小（通常为42M），因设备价格低廉，个别场合仍在使用。例如，小型电厂接入，与电信企业电话交换机互联。ATM(Asynchronous Transfer Mode)是2000年左右比较流行的技术体制，近年来技术发展已停滞，厂家已基本停产，现有ATM网络将逐步退网、淘汰。ATM体制由技术推动，因过于追求完美，系统复杂度极高，在ATM与IP之争中落败，最终被市场淘汰。ATM体制提出，“统计复用，虚拟
14、连接，定长分组，快速交换”等非常有建设意义的观点，这些观点被IP/以太网体制接受。IP（International Protocol）、以太网(Ethernet)IP体制由市场推动，跟踪业务需求，不断完善，已成为绝对主流。从目前的形势来看，业务全部IP化，IP分组由以太网封装成帧，以太网帧直接基于光纤传输，这种模式最有可能成为技术、市场的共同选择。11/10/20222011/10/202221SDH采用同步复接，低速信号线性复接成高速信号。SDH的基本速率单位为STM-1（155.52M），实际量产设备支持STM-1/STM-4/STM-16/STM-64,对应带宽（速率）为155.52M/
15、622.08M/24488.32M/9953.28M。STM-1内可容纳基群或四次群，即632M（2.048M）或139.264M。11/10/202222SDH最突出的特点是支持环网保护。江苏境内的SDH环网保护型式主要有三种：二纤单向通道保护环，绝大多数情况；二纤双向复用段保护环，市县、各城区/县区待建的主环四纤双向复用段保护环，国网、华东电路11/10/202223二纤单向通道保护环信号单向传输，A-B与B-A是不同路径信号双向传输，选择接收，本地倒换中心汇聚型网络，不支持共享环网11/10/202224四纤双向复用段保护环信号双向传输，A-B与B-A路径一致，时延相同故障相邻节点倒换相
16、邻型业务，支持共享环网11/10/202225DWDM是一种模拟技术，它可以将不同波长（频率）的光束合并成一束复合光送入光纤，也可以将一束复合光分成若干波段光束，这样就可以将多路光信号通过一组光纤传送，等同于扩展光缆芯数，且多路信号同时放大。换句话说，同塔N回路已经一次建成，后期增加变压器、配电装置就可以了。省干DWDM系统为10G32波系统，也就是说系统最终规模为32个频段，每个频段的最高传输速率为10G，这样的带宽对于电力专网是足够的。11/10/202226业务网综述传输网负责广域、大容量、长距离的信号传输，业务网则负责业务的交换、汇接等。江苏的业务网主要有：电话交换网、会议电视网、调度
17、数据网、综合数据网、MIS网等。电话交换网又分为调度电话交换网和行政电话交换网，江苏电话网均采用哈里斯交换机，电路交换模式，美国80年代军方产品。目前，电信企业中，传统电话交换机已逐步退出，电话均采用软交换模式，即IP电话。省内，在常州试点软交换，运行情况良好。利用调度数据网建设调度电话软交换网络，利用综合数据网或MIS网建设行政电话软交换网络，应是发展趋势。会议电视系统已在各县级单位布点，使用频繁。远景，宜在省内建设IP会议电视系统，可以简化会议召开模式，提高可靠性，降低建设、运行成本。11/10/202227调度数据网组网示意图 11/10/202228调度电话交换网组网示意图 11/10
18、/202229支撑网主要涉及网管、时钟同步和监控。SDH设备、电话交换机等通过网管系统管理上级过境电路设备的本地告警输出、通信专用电源或DC/DC模块、通信专用蓄电池、动力、环境等由监控系统管理。目前，各地区公司的监控主站系统已建成投运。通信设备均需时钟同步支持，准确地说是频率同步。目前，各地区公司均已配置同步时钟设备，均按双GPS、双铷钟配置。支撑网综述11/10/20223011/10/202231传输网传输网江苏电力传输网由三级网（省干网）、四级网（地区主干网）和五级网（城区/县级网）组成，网间互联，网内分层分区。省干网为双层平面结构，即两套独立的传输平台。主平面为以省调、地调为节点的D
19、WDM环网，采用SDH over DWDM模式，DWDM系统容量为3210G，SDH系统容量为10G；次平面为以省调、地区第二汇接点（指定的500kV变）为节点的SDH环网，带宽为2.5G。第二汇接点具有准备调备调的地位，与地调构成地区与省网的两点接入。11/10/20223211/10/20223311/10/202234四级网（市县）由省公司牵头，统一建设，于2004年投运，均采用2.5G的SDH系统。各地区根据所辖的县公司数量及地理位置，分别采用单环网、相切双环或相交双环结构。设备厂家主要有中兴、朗讯、阿尔卡特和华为。五级网（市/县变电所/供电所）通过县级电力信息网工程建设，并通过输变电
20、工程逐步建设、扩展。五级网的现状已难满足生产需要，在十一五期间将陆续更新改造，并对网络结构进行调整。调整后的五级网将呈分层分区结构。依托220kV电网建设区域主环网，110kV及以下站点就近组成支环，两点接入主环。11/10/202235地区主干网络结构示意图 11/10/202236城区网分层分区示意图 11/10/20223711/10/202238案例：2010年220kV项目包战略项目，220kV淮安南变11/10/202239 马坝变是电网、电力通信网的重要站点。电网结构大致为，220kV六合马坝、马坝华能淮阴电厂、马坝上河，这些线路上均架设有省网光缆，是省调至淮安方向的主要通道。从
21、最早的省网ATM，到最新的省网DWDM均利用了上述光缆。同时马坝变又是宁射微波的站点。宁射微波通道大致为省调盘城乌石马坝洪泽淮安涟水阜宁射阳射阳电厂。2003年都梁变投运，新建220kV都梁马坝单回线，并将杨马线向西改接进都梁变，形成220kV杨都4673线（华能淮阴电厂都梁变）。马都4669线上架设一根16芯OPGW。杨马线改接进都梁变的西延段未架设光缆。杨马线改接点距离马坝较近，省网ADSS仍维持华能淮阴电厂马坝不变。都梁变接入盱眙县级通信网，由马坝变、110kV盱眙变接入。2004年，淮安市县环网建成投运，北环网大致通道为淮安地调上河变金湖县调马坝盱眙县调洪泽县调淮安地调。其中上河金湖县
22、调马坝段，利用上河马坝光缆、盱眙县调洪泽县调淮安地调段利用马坝华能淮阴电厂段光缆。2005年，双龙变投运，上河马坝线路接进双龙变，并将双龙变环入市县环网，双龙变至金湖县调有两条独立光缆路由，市县环网调整为上河金湖双龙马坝。工程背景11/10/202240 2005年，西通道工程中将都梁变设为双泗三汊湾的通信中继站，相应将马都4669线046070塔区间另一根地线更换为48芯OPGW。2008年，220kV新港变投运，都梁华能淮阴电厂线接进新港变。2010年，220kV都梁新港线改接进淮安南变，沿都梁新港变线路径新建同塔双回线淮安南朱坝新港。工程背景11/10/202241 通信方案：淮安南变为战略项目，远景将升压为500kV变电所，220kV出线宜采用光纤分相电流差动保护，优先采用本线光缆，淮安南宜环入淮安地区市县环网。本工程拟将220kV淮安南变通过盱眙县调、洪泽县调环入淮安地区市县环网南环，由此构成淮安南变的主备用通道。光缆建设方案：淮安南都梁南线双OPGW，48芯16芯，区段更换地线 淮安南马坝16芯OPGW 淮安南都梁北线更换地线，36芯OPGW 淮安南朱坝双OPGW，236芯此外，在淮宝变工程中应建设朱坝淮宝新港双OPGW，236芯。11/10/20224211/10/202243
