關(guān) 鵬

（國(guó)網(wǎng)北京市電力公司海淀供電公司，北京 100080）

1 電力信息通信技術(shù)的應(yīng)用原則與功能需求

1.1 電力信息通信技術(shù)應(yīng)用原則

結(jié)合目前智能電網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)，電力信息通信技術(shù)的應(yīng)用需要滿足調(diào)控分中心主干通信網(wǎng)和省際通信網(wǎng)規(guī)劃要求。電力信息通信技術(shù)應(yīng)用原則具體表現(xiàn)如下：為變電站提供到調(diào)控分中心和二級(jí)電力調(diào)度機(jī)構(gòu)（以下簡(jiǎn)稱中調(diào)）各路獨(dú)立語(yǔ)音信息通道；變電站遠(yuǎn)動(dòng)信息傳輸至調(diào)控分中心和中調(diào)可采用一路電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)通道，“一主一備”；變電站到調(diào)控分中心設(shè)定一條點(diǎn)對(duì)點(diǎn)專線，用于傳輸遠(yuǎn)動(dòng)信息[1]；滿足繼電保護(hù)信息傳送和指令下達(dá)的通信功能。

1.2 電力信息通信技術(shù)功能需求

為保證電網(wǎng)運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性，電力信息通信技術(shù)的應(yīng)用具備以下功能：一是話音業(yè)務(wù)，包括調(diào)度、會(huì)議及生產(chǎn)管理等電話業(yè)務(wù)；二是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，包括線路繼電保護(hù)、電網(wǎng)自動(dòng)裝置數(shù)據(jù)、自動(dòng)化調(diào)度數(shù)據(jù)、管理信息系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)、電力市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)數(shù)據(jù)以及辦公自動(dòng)化數(shù)據(jù)等；三是視頻業(yè)務(wù)，包括會(huì)議電視、電廠監(jiān)控視頻以及變電站監(jiān)控視頻；四是多媒體業(yè)務(wù)，包括信息檢索、信息處理與計(jì)算、E-mail、可視化圖文、視頻點(diǎn)播以及多媒體會(huì)議等。

后續(xù)相關(guān)業(yè)務(wù)量還會(huì)繼續(xù)增加，需要進(jìn)一步擴(kuò)大電網(wǎng)和變電站通信傳輸容量，以滿足多業(yè)務(wù)需求。

2 電網(wǎng)建設(shè)中常見(jiàn)的幾種電力信息通信技術(shù)

2.1 SV 通信技術(shù)

在智能電網(wǎng)中，通過(guò)組播傳遞信息的方式實(shí)現(xiàn)虛擬信道（Signaling Virtual，SV）與以太網(wǎng)物理層、數(shù)據(jù)鏈路層的通信，可細(xì)分為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)、交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)。組網(wǎng)通信模式下，通過(guò)光纖連接微型單元（Miniature Unit，MU）接口和電力設(shè)備接口。交換機(jī)具備自主檢測(cè)功能，能夠分析傳輸信號(hào)的安全性，在檢測(cè)無(wú)異常情況下，整個(gè)交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)正常傳輸信息，否則中斷傳輸信息。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)是一種直連網(wǎng)絡(luò)方案，直接將信息由信息傳輸點(diǎn)傳遞至信息接收點(diǎn)。

在通信記錄方面，通信單元和通信裝置通過(guò)光纖線路與交換機(jī)連接，交換機(jī)負(fù)責(zé)將通信單元數(shù)據(jù)傳輸給調(diào)控分中心，調(diào)控分中心根據(jù)所采集的數(shù)據(jù)信息生成調(diào)空指令，并由交換機(jī)下達(dá)給電力設(shè)備，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)動(dòng)作。整個(gè)過(guò)程中，SV 通信記錄系統(tǒng)負(fù)責(zé)采集、上傳以及下發(fā)整個(gè)流程信息，包括信息完整性、采樣點(diǎn)間隔時(shí)間及信息傳遞延遲波動(dòng)等[2]。SV 通信記錄系統(tǒng)憑借交換機(jī)實(shí)現(xiàn)信息記錄，可根據(jù)所采集的數(shù)據(jù)情況判斷信息通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)。在實(shí)際應(yīng)用中，可在交換機(jī)上預(yù)留監(jiān)聽(tīng)端口，端口通過(guò)光纖與組網(wǎng)和監(jiān)聽(tīng)設(shè)備連接，從而監(jiān)聽(tīng)整個(gè)通信過(guò)程。

2.2 GOOSE 通信技術(shù)

面向通用對(duì)象的變電站事件（Generic Object Oriented Substation Event，GOOSE）通信技術(shù)在電網(wǎng)通信領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。GOOSE 通信技術(shù)通過(guò)映射以太網(wǎng)物理層、數(shù)據(jù)鏈路層的方法，實(shí)現(xiàn)信息傳遞（組網(wǎng)模式）。GOOSE 通信技術(shù)同樣可分為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)和交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)2 種形式。基于交換機(jī)的GOOSE 通信技術(shù)體系中包含重發(fā)機(jī)制，一旦通信模塊因故障需要系統(tǒng)自動(dòng)重啟但沒(méi)有任何動(dòng)作的情況下，GOOSE 通信網(wǎng)絡(luò)就會(huì)重發(fā)動(dòng)作指令，確保整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。GOOSE 系統(tǒng)發(fā)送報(bào)文中，按照時(shí)間順序從T0開(kāi)始發(fā)送報(bào)文，逐漸按照T1,T2,…,Tn時(shí)間順序完成報(bào)文發(fā)送，一旦發(fā)送期間出現(xiàn)故障，系統(tǒng)就直接修復(fù)故障時(shí)間段內(nèi)的故障，并重新從T0開(kāi)始發(fā)送?；邳c(diǎn)對(duì)點(diǎn)的GOOSE 通信模式由于流量小、傳輸信號(hào)類型單一，已逐漸淘汰，主要以交換機(jī)GOOSE 信息通信為主。

在通信監(jiān)聽(tīng)方面，GOOSE 通信監(jiān)聽(tīng)技術(shù)基于SV通信記錄技術(shù)改進(jìn)，要求所有需要被監(jiān)聽(tīng)的數(shù)據(jù)，如網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)數(shù)據(jù)、電力設(shè)備輸出端數(shù)據(jù)以及電力設(shè)備輸入端數(shù)據(jù)均連接交換機(jī)。多個(gè)電力設(shè)備同時(shí)在交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)中傳遞信息，因此GOOSE 通信監(jiān)聽(tīng)系統(tǒng)負(fù)責(zé)同時(shí)記錄信息傳輸過(guò)程和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境狀態(tài)，用戶從交換機(jī)中即可獲取所有通信數(shù)據(jù)。結(jié)合GOOSE 組網(wǎng)傳輸原理，通過(guò)交換機(jī)連接所有的電力設(shè)備和監(jiān)聽(tīng)裝置，從而實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)的通信監(jiān)聽(tīng)功能[3]。

2.3 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信記錄技術(shù)

通信記錄技術(shù)采用直連方法連接通信單元與記錄裝置，中間不設(shè)置交換機(jī)，所記錄的信息內(nèi)容與SV 通信記錄技術(shù)內(nèi)容大致相同，但由于缺乏交換機(jī)作用，雖能獲取原始信息數(shù)據(jù)，但數(shù)據(jù)采樣會(huì)脫離網(wǎng)絡(luò)交換環(huán)境，只能獲取數(shù)據(jù)本身狀態(tài)信息，所有信息均要在兩“點(diǎn)”中獲取，需要分隔傳輸信號(hào)，將信號(hào)鏈路分為2 路，其中1 路信號(hào)負(fù)責(zé)獲取和記錄信息，另1 路信號(hào)負(fù)責(zé)監(jiān)聽(tīng)信號(hào)情況。

3 電力信息通信技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用方案

隨著可再生能源柔性直流電網(wǎng)示范工程建設(shè)，配套建設(shè)光纖通信工程。其中，柔性直流通信系統(tǒng)四端通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，與調(diào)控分中心光纖通信系統(tǒng)聯(lián)結(jié)，為變電站提供多通道信息通信模式，對(duì)保證變電站運(yùn)行安全性、可靠性有著重要意義。

3.1 應(yīng)用整體方案

結(jié)合“統(tǒng)一調(diào)度、分級(jí)管理”要求，某智能變電站由國(guó)家電網(wǎng)有限公司華北電力調(diào)控分中心（以下簡(jiǎn)稱調(diào)控分中心）調(diào)度，接受調(diào)控分中心下達(dá)的自動(dòng)發(fā)電控制和自動(dòng)壓力控制指令，電場(chǎng)遠(yuǎn)動(dòng)信息傳送給調(diào)控分中心。同時(shí)，為滿足中調(diào)對(duì)某變電站運(yùn)行狀況實(shí)時(shí)監(jiān)控，電廠遠(yuǎn)動(dòng)信息還需要向中調(diào)傳送。為確保電網(wǎng)系統(tǒng)滿足信息傳輸要求，采用雙機(jī)冗余配置方案，信息采集設(shè)計(jì)遵循“直調(diào)直采、直采直送”的原則[4]。

光纖電路整體架構(gòu)如圖1 所示。根據(jù)行業(yè)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，某變電站配備2 套STM-16 光傳輸設(shè)備，一套設(shè)備配備2 塊STM-16 光接口板，另一套設(shè)備配備2塊STM-4 光接口板，將其接入調(diào)控分中心光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。另外，變電站配備2 套STM-16 光傳輸設(shè)備，每套設(shè)備配備2 塊STM-4 光接口板，接入中調(diào)光纖通信系統(tǒng)。這4 套設(shè)備根據(jù)換流站設(shè)備型號(hào)，與對(duì)側(cè)設(shè)備一一對(duì)接。

圖1 光纖電路整體架構(gòu)

3.2 傳輸通道組織

某變電站作為公共電網(wǎng)和地區(qū)電網(wǎng)的重要電源點(diǎn)，具有非常重要的地位。因此，在電力信息通信技術(shù)應(yīng)用中變電站至少要設(shè)置2 個(gè)獨(dú)立電路向調(diào)控分中心和中調(diào)傳輸信息。文章設(shè)計(jì)方案均不開(kāi)設(shè)電力線載波通道，出線側(cè)A 相、B 相、C 相均不加裝線路阻波器。

3.3 信息通信設(shè)備配置

某變電站設(shè)計(jì)中的500 kV 光纖傳輸系統(tǒng)，共有4 套2.5Gb/s 設(shè)備，其中2 套設(shè)備用于接入調(diào)控分中心、另外2 套接入中調(diào)。設(shè)計(jì)采用1 套維護(hù)激光通信終端（Laser Communication Terminal，LCT），1 套數(shù)字程控調(diào)度交換機(jī)，該交換機(jī)共有48 個(gè)端口，并且交換機(jī)的信令、制式與電網(wǎng)交換網(wǎng)所用設(shè)備保持一致，是典型的GOOSE 通信系統(tǒng)模式。配置2 套觸摸屏調(diào)度操作臺(tái)、1 套錄音系統(tǒng)（16 通道）、1 套會(huì)議電視一體化終端及1 臺(tái)兩層交換機(jī)接入調(diào)控分中心視頻會(huì)議系統(tǒng)，業(yè)務(wù)交換機(jī)、路由器接入調(diào)控分中心和中調(diào)綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)，1 套容災(zāi)終端綜合接入設(shè)備（Integrated Access Device，IAD）接入中調(diào)容災(zāi)系統(tǒng)，2 套廣播呼叫終端分別接入調(diào)控分中心和中調(diào)通信系統(tǒng)[5]。

3.4 通信電源設(shè)計(jì)方案

為保證數(shù)據(jù)信息傳播的暢通性，保障光電通信系統(tǒng)運(yùn)行安全性，某變電站信息通信電源采用持續(xù)供電的直流電源，電壓標(biāo)準(zhǔn)為-48 V，采用雙重優(yōu)化配置方案。以蓄電池4 h 持續(xù)放電為標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算電源和蓄電池系統(tǒng)參數(shù)。配置2套-48 V/500 A高頻開(kāi)關(guān)電源，2 套直流配電屏，4 組500 Ah/-48 V 蓄電池和4 臺(tái)蓄電池巡檢儀，構(gòu)成雙重化電源系統(tǒng)，確保通信電源的可靠性。

3.5 通信機(jī)房布置

為保證整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，某變電站信息通信工程采用獨(dú)立通信機(jī)房和蓄電池室。在通信機(jī)房選擇中，考慮后續(xù)運(yùn)維和管理，將系統(tǒng)通信設(shè)備和行政通信設(shè)備統(tǒng)一合并布置在地面開(kāi)關(guān)樓第5層的通信機(jī)房。這些設(shè)備主要包括程控交換機(jī)、調(diào)度交換機(jī)、光電通信設(shè)備、綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備以及通信電源等。通信機(jī)房總面積約為126 m2，采用活動(dòng)底板保證后續(xù)調(diào)整的靈活性，底板下設(shè)置300 mm×200 mm網(wǎng)格橋架用于網(wǎng)絡(luò)布線，提高布線美觀性、便于管理。蓄電池室布置在地面開(kāi)關(guān)樓第6 層，共有4 組蓄電池[6]。

4 應(yīng)用電力信息通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)的功能

4.1 調(diào)度自動(dòng)化及電費(fèi)計(jì)算

結(jié)合調(diào)度交換網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖2 所示。變電站遠(yuǎn)動(dòng)信息通過(guò)通信模塊傳輸至調(diào)控中心。由調(diào)控中心的脈沖編碼調(diào)制（Pulse Code Modulation，PCM），提供一個(gè)遠(yuǎn)動(dòng)信息專用傳輸通道，以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。分別向調(diào)控中心提供一路撥號(hào)通道，用于傳輸電能計(jì)費(fèi)系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息。

圖2 調(diào)度交換網(wǎng)拓?fù)鋱D

4.2 語(yǔ)音與視頻會(huì)議電視功能

在原有的通信模塊基礎(chǔ)上配置1 套與調(diào)控中心系統(tǒng)一體化的語(yǔ)音和視頻會(huì)議電視系統(tǒng)，使用交換機(jī)接入話音與視頻會(huì)議電視，采用綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)與調(diào)控中心電網(wǎng)微控制單元（Micro Controller Unit，MCU）連接。在運(yùn)維中心布置小型會(huì)議室，借助信息通信通道實(shí)時(shí)傳遞視頻信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音與視頻會(huì)議功能，并監(jiān)聽(tīng)傳遞的數(shù)據(jù)。

4.3 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)與安全調(diào)度功能

結(jié)合調(diào)度中心運(yùn)行安全要求和某變電站實(shí)際情況，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)與安全調(diào)度系統(tǒng)通過(guò)接口連接，變電站作通信系統(tǒng)經(jīng)通信接口接入調(diào)度中心通信網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)多網(wǎng)聯(lián)通。安全調(diào)度系統(tǒng)終端IAD 接入電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)度。在通信機(jī)房統(tǒng)一布置通信網(wǎng)設(shè)備、交換機(jī)及IAD，根據(jù)需求在電站控制室內(nèi)布設(shè)電話機(jī)和廣播呼叫終端。

4.4 調(diào)度廣播呼叫終端系統(tǒng)

調(diào)度廣播呼叫終端，接入調(diào)控中心的容災(zāi)系統(tǒng)。采用終端桌面式安裝調(diào)度廣播，發(fā)起廣播呼叫后，會(huì)議終端自動(dòng)檢測(cè)信號(hào)即會(huì)自動(dòng)應(yīng)答，并切換到外放廣播進(jìn)行呼叫，如果需要遠(yuǎn)程通話，則在工作人員拿起話筒后自動(dòng)切換為對(duì)講模式，實(shí)現(xiàn)直接溝通。

5 結(jié) 論

電力信息通信技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用，不僅能進(jìn)一步完善智能變電站的通信功能，而且能保障電網(wǎng)通信質(zhì)量和效率，對(duì)推動(dòng)智能電網(wǎng)建設(shè)進(jìn)程、實(shí)現(xiàn)變電站“無(wú)人值守”的目標(biāo)有著重要意義。因此，需要針對(duì)智能電網(wǎng)建設(shè)需求，積極應(yīng)用智能技術(shù)和通信技術(shù)，組建智能電網(wǎng)完整的通信體系，加強(qiáng)電網(wǎng)日常運(yùn)營(yíng)管理綜合效益。