曾紅兵

(中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，四川成都 610072)

1 前 言

隨著國(guó)家電力體制改革的深入，對(duì)流域梯級(jí)電站的運(yùn)行和管理提出了新要求，在廠網(wǎng)分開(kāi)的新形勢(shì)下，建設(shè)流域梯級(jí)集控中心，運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)手段對(duì)流域梯級(jí)電站進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)流域梯級(jí)電站發(fā)電和防洪的聯(lián)合調(diào)度，是流域梯級(jí)電站運(yùn)營(yíng)和管理的一個(gè)發(fā)展方向。黑水河流域毛爾蓋、色爾古、柳坪三個(gè)電站由中國(guó)水電建設(shè)集團(tuán)四川電力開(kāi)發(fā)有限公司開(kāi)發(fā)，擬建流域梯級(jí)集控中心實(shí)行集中控制和聯(lián)合調(diào)度，實(shí)現(xiàn)流域梯級(jí)綜合自動(dòng)化，建設(shè)可靠性較高的梯級(jí)通信系統(tǒng)則是實(shí)現(xiàn)流域綜合自動(dòng)化的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2 工程概況

黑水河系岷江上游的一級(jí)支流，發(fā)源于羊拱山東麓。主源奶子溝，自西北向東南流，于馬橋接納由北向南流的打古溝后始稱黑水河。黑水河自西北向東南流經(jīng)黑水縣城后折向東流，至西爾下游與左岸大支流毛爾蓋河和小黑水河相匯后再轉(zhuǎn)向東南，至色爾古下游右納赤不蘇溝后，于沙壩鄉(xiāng)下游的兩河口匯入岷江。黑水河全長(zhǎng)180km，流域面積7 240km2。地理位置界于東經(jīng) 102°30＇～103°45＇、北緯 31°45＇～33°00＇之間。

黑水河干流開(kāi)發(fā)方案為“二庫(kù)五級(jí)”開(kāi)發(fā)，依次為二道橋、馬橋(水庫(kù))、毛爾蓋(水庫(kù))、色爾古、柳坪。其中，毛爾蓋(420MW)、色爾古(150MW)、柳坪(120MW)為中國(guó)水電建設(shè)集團(tuán)四川電力開(kāi)發(fā)有限公司開(kāi)發(fā)，根據(jù)流域梯級(jí)規(guī)劃，在三個(gè)梯級(jí)電站中間位置色爾古附近建設(shè)黑水河流域梯級(jí)集控中心，對(duì)毛爾蓋、色爾古、柳坪三電站進(jìn)行集中控制，實(shí)現(xiàn)流域梯級(jí)綜合自動(dòng)化。

黑水河流域干流梯級(jí)開(kāi)發(fā)示意圖見(jiàn)圖1。

黑水河流域梯級(jí)通信系統(tǒng)由光傳輸分系統(tǒng)、程控交換分系統(tǒng)及通信電源和配線分系統(tǒng)組成。光傳輸分系統(tǒng)由一個(gè)核心環(huán)網(wǎng)和部分支線鏈路組成，滿足保護(hù)信息管理、消防監(jiān)控、管理信息(MIS)、大壩監(jiān)測(cè)、程控交換系統(tǒng)、水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)、工業(yè)電視等對(duì)傳輸通道的需要;程控交換分系統(tǒng)由調(diào)度交換網(wǎng)絡(luò)和行政交換網(wǎng)絡(luò)組成，滿足流域集控中心對(duì)各梯級(jí)電站生產(chǎn)調(diào)度和行政管理通信的需要;通信電源和配線分系統(tǒng)則為通信設(shè)備提供通信電源保障和通信系統(tǒng)的配線、測(cè)試和設(shè)備保安。

3 光傳輸分系統(tǒng)

3.1 光纜線路

根據(jù)黑水河流域毛爾蓋、色爾古、柳坪電站三個(gè)梯級(jí)電站互聯(lián)及接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，柳坪水電站出二回220kV線路，一回接茂縣變電站，另一回接上游的色爾古水電站;色爾古電站出一回220kV線路接至色爾古500kV變電站;毛爾蓋水電站出一回500kV線路接色爾古500kV變電站。

黑水河干流梯級(jí)電站互聯(lián)及接入系統(tǒng)方案見(jiàn)圖2。

圖1 黑水河干流梯級(jí)開(kāi)發(fā)示意

圖2 黑水河干流梯級(jí)電站互聯(lián)及接入系統(tǒng)方案

為充分利用輸電線路桿塔資源，降低架設(shè)光纜的成本，提高通信光纜線路的可靠性，流域內(nèi)通信光纜大部份加掛在輸電線路上，在無(wú)輸電線路的地方架設(shè)少量普通光纜，形成流域物理意義上的光纖環(huán)網(wǎng)，光纜線路總長(zhǎng)度約為93.5km，其中ADSS光纜線路長(zhǎng)度約58km，架設(shè)在流域各梯級(jí)電站至閘首(大壩)的10kV/35kV廠用電輸電線路上;OPGW光纜線路長(zhǎng)度約31.5km，架設(shè)在220kV/500kV送出輸電線路上;普通架空光纜線路長(zhǎng)度約4km?？紤]通信組網(wǎng)和計(jì)算機(jī)監(jiān)控對(duì)纖芯的需要，并適當(dāng)預(yù)留余量，光纜芯數(shù)按24芯考慮，光纖選用G．652非色散位移光纖(NDSF)。光纜線路見(jiàn)圖3。

3.2 光傳輸網(wǎng)絡(luò)

3.2.1 通信方式

毛爾蓋電站、色爾古電站、柳坪電站和黑水河流域梯級(jí)集控中心采用“擴(kuò)大廠站”模式設(shè)計(jì)，為保證流域梯級(jí)電站綜合自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，作為支撐網(wǎng)絡(luò)的梯級(jí)通信系統(tǒng)必須具有傳輸質(zhì)量好、傳輸容量大和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。電力系統(tǒng)常用的通信方式有微波通信、光纖通信和電力線載波通信。電力線載波通信傳輸容量小且完全依托輸電線路，不適合用于流域梯級(jí)組網(wǎng);微波通信具有傳輸質(zhì)量好、傳輸容量較大等優(yōu)點(diǎn)，但微波系統(tǒng)易受干擾，且目前在公網(wǎng)和電力專網(wǎng)中微波均已不用于建設(shè)骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)，而作為終端接入的一種通信手段，建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)的成本較高;光纖通信不僅具有傳輸質(zhì)量好、容量大及具有多種保護(hù)方式等優(yōu)點(diǎn)，而且隨著電力通信專網(wǎng)的發(fā)展，SDH光傳輸網(wǎng)絡(luò)已成為電力通信專網(wǎng)的骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)，建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)成本較低。經(jīng)比較，流域梯級(jí)傳輸網(wǎng)絡(luò)的通信方式采用光纖通信。

3.2.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

圖3 黑水河流域梯級(jí)光纜線路路由示意

按中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(DL/T 5345－2006)《梯級(jí)水電廠集中監(jiān)控工程設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，流域內(nèi)部各電站至集控中心的通信通道應(yīng)不少于2個(gè)，黑水河流域梯級(jí)光纖通信網(wǎng)絡(luò)采用光纖環(huán)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)ITU－T建議中的環(huán)網(wǎng)自愈保護(hù)方式，提供“一點(diǎn)保護(hù)”，即當(dāng)某段光纜線路出現(xiàn)斷纜或某通信節(jié)點(diǎn)一側(cè)線路設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，環(huán)網(wǎng)上各通信節(jié)點(diǎn)的通信不會(huì)中斷，當(dāng)某個(gè)通信節(jié)點(diǎn)的設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，不會(huì)影響其他通信節(jié)點(diǎn)的通信，提高了傳輸網(wǎng)絡(luò)的可靠性，滿足流域內(nèi)部各電站至流域梯級(jí)集控中心雙通信通道的要求。

黑水河梯級(jí)集控中心、色爾古電站、柳坪電站、毛爾蓋電站四個(gè)通信節(jié)點(diǎn)為一級(jí)節(jié)點(diǎn)，構(gòu)成2.5G核心環(huán)網(wǎng)，采用二纖雙向復(fù)用段保護(hù);毛爾蓋大壩、色爾古閘首、柳坪閘首為二級(jí)通信節(jié)點(diǎn)，以支線方式接入核心環(huán)網(wǎng)，采用鏈路1+1或1+0保護(hù)配置。

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟?jiàn)圖4。

3.2.3 設(shè)備配置

多業(yè)務(wù)傳輸平臺(tái)(Multi－Service Transport Platform)是在SDH基礎(chǔ)上形成的能傳輸多業(yè)務(wù)的傳輸平臺(tái)，能實(shí)現(xiàn)TDM、ATM、以太網(wǎng)等業(yè)務(wù)的接入、處理和傳送，具有多種通信接口，較適合用于流域梯級(jí)組網(wǎng)。在黑水河流域梯級(jí)核心環(huán)網(wǎng)4個(gè)一級(jí)通信節(jié)點(diǎn)分別配置一套MSTP 2.5G光傳輸設(shè)備;在各電站的閘首(大壩)配置一套SDH155光傳輸設(shè)備，同時(shí)在各通信節(jié)點(diǎn)配置PCM設(shè)備。滿足流域梯級(jí)內(nèi)部工業(yè)電視、消防監(jiān)控、保護(hù)信息管理、程控交換聯(lián)網(wǎng)等對(duì)通信通道的需求。

圖4 黑水河流域梯級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

在梯級(jí)集控中心配置一套網(wǎng)元級(jí)的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，對(duì)各通信節(jié)點(diǎn)的通信設(shè)備完成標(biāo)準(zhǔn)管理信息的交換及安全管理、配置管理、故障管理和性能管理，管理對(duì)象包括SDH以及PCM設(shè)備，管理內(nèi)容包括告警管理、性能管理、配置管理、接口能力和安全管理。

4 程控交換分系統(tǒng)

黑水河梯級(jí)通信系統(tǒng)程控交換網(wǎng)絡(luò)由調(diào)度交換網(wǎng)和行政交換網(wǎng)絡(luò)組成。

4.1 調(diào)度交換網(wǎng)絡(luò)

在梯級(jí)集控中心和各梯級(jí)電站分別配置一套程控調(diào)度交換機(jī)，容量均為512端口，集控中心程控調(diào)度交換機(jī)作為匯接交換機(jī)，與各梯級(jí)電站程控調(diào)度交換機(jī)采用2M接口連接，信令采用Q信令，匯接交換機(jī)通過(guò)2M中繼接入四川電力調(diào)度專網(wǎng)，滿足四川省調(diào)與集控中心、各梯級(jí)電站以及集控中心與各梯級(jí)電站之間調(diào)度通信的需要。各電站的閘首(大壩)由于用戶數(shù)量較少，采用Nx64K延長(zhǎng)線的方式實(shí)現(xiàn)調(diào)度通信，由各電站調(diào)度交換機(jī)實(shí)現(xiàn)。

4.2 行政交換網(wǎng)絡(luò)

在梯級(jí)集控中心配置一套行政用程控交換機(jī)，容量為512端口，各梯級(jí)電站分別配置一套遠(yuǎn)端交換模塊，容量為256端口，遠(yuǎn)端交換模塊以2M接口和集控中心程控交換機(jī)相連，溝通流域梯級(jí)集控中心和梯級(jí)電站以及梯級(jí)電站相互之間的行政通信。流域集控中心程控交換通過(guò)2M中繼接入電信公網(wǎng)，信令采用中國(guó)7號(hào)信令，滿足集控中心、梯級(jí)電站對(duì)外通信的需要。在梯級(jí)集控中心配置一套計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，對(duì)行政交換系統(tǒng)和調(diào)度交換系統(tǒng)內(nèi)電話分機(jī)出中繼進(jìn)行計(jì)費(fèi)。

電站的閘首(大壩)由于用戶數(shù)量較少，采用Nx64K延長(zhǎng)線的方式實(shí)現(xiàn)行政管理通信，由梯級(jí)電站遠(yuǎn)端交換模塊實(shí)現(xiàn)。

4.3 調(diào)度和行政交換網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)

梯級(jí)集控中心的調(diào)度匯接交換機(jī)和行政交換機(jī)以2M數(shù)字接口連接，為保證調(diào)度交換網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性，采用單向中繼方式聯(lián)網(wǎng)，即只允許調(diào)度交換網(wǎng)用戶出中繼進(jìn)入行政交換網(wǎng)，不允許行政交換網(wǎng)用戶出中繼進(jìn)入調(diào)度交換網(wǎng)。梯級(jí)內(nèi)部所有電話分機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一編號(hào)，實(shí)行等位撥號(hào)。程控交換組網(wǎng)見(jiàn)圖5。

圖5 程控交換系統(tǒng)組網(wǎng)示意

5 通信電源和配線分系統(tǒng)

5.1 通信電源

通信設(shè)備供電電源要求穩(wěn)定、可靠，尤其是在全廠交流電源中斷時(shí)，通信電源不得中斷。為確保流域各通信節(jié)點(diǎn)通信設(shè)備的正常工作，在黑水河流域各通信節(jié)點(diǎn)配置通信電源系統(tǒng)，其中流域梯級(jí)集控中心和毛爾蓋電站二個(gè)重要通信節(jié)點(diǎn)的通信電源按雙重化進(jìn)行配置，即配置二套高頻開(kāi)關(guān)電源和二組閥控式密封鉛酸蓄電池，其余通信節(jié)點(diǎn)按單電源配置。

5.2 配線設(shè)備

黑水河流域各梯級(jí)電站廠房和梯級(jí)集控中心的音頻配線設(shè)備采用保安配線柜，所有通信電纜和電話線必須通過(guò)保安配線柜至通信設(shè)備，光纖配線和數(shù)字配線采用綜合配線柜，作為光纖和數(shù)字電路的配線、測(cè)試和設(shè)備保安用;電站閘首(大壩)的配線設(shè)備采用綜合配線柜，所有通信電纜(線)必須通過(guò)綜合配線柜至通信設(shè)備。

6 結(jié)束語(yǔ)

黑水河流域梯級(jí)通信系統(tǒng)的建設(shè)，為流域梯級(jí)綜合自動(dòng)化奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，在黑水河流域?qū)崿F(xiàn)了梯級(jí)集控中心對(duì)各梯級(jí)電站的集中控制以及流域梯級(jí)電站防洪、發(fā)電的聯(lián)合調(diào)度，增加了梯級(jí)電站的發(fā)電效益，減少了各梯級(jí)電站的運(yùn)行值班人員，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)效率，取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。