一种便携箱式110kV变电站通信装置的研究与应用论文
随着我国经济的快速发展，电力事业得到了很大进步。为了能够实现电力系统通信技术的快速发展，研制出了一种便携箱式110kV变电站通信装置。
该装置能够实现电力系统内部各个部门以及生产单位之间的通信连接。文章主要针对该装置的研究以及应用情况进行分析，希望能够给相关人士一定的借鉴。
引言
电力系统通信网是专用通信网之一，主要提供发电厂、变电站、调度所、公司本部等单位之间的通信连接，满足生产和管理等方面的通信要求。目前，中山供电局110kV变电站通信系统基本组成包括：通信电源设备、传输网设备、调度数据网设备、综合数据网设备、基群复接设备以及配线设备，主要为变电站内的调度自动化、继电保护、电能计量遥测、变电站视频监控、调度电话、管理信息系统等业务提供通信通道。上述各种设备通常独立组屏，体积庞大，屏柜间连接线缆种类多，设备联调耗时较长。
因此，需要研究一种具有便携性、机动性、高适应性的变电站通信装置，以适用于快速部署开通临时通信通道等应急场景的需求。
1 变电站通信业务分析
1.1 业务分类
110kV变电站通信业务按媒体和应用一般划分为以下三大类：(1)语音业务：包括调度电话、行政电话;(2)数据业务：包括厂站自动化监控系统(SCADA)、继电保护和故障信息管理系统、继电保护系统(继保)、安全自动控制系统(稳控)、相量测量系统(PMU)、电能量计量系统、协同办公系统、综合管理系统、安全生产管理信息系统等;(3)视频业务：变电站视频及环境监控系统、视频会议系统等。
1.2 业务需求
(1)调度电话：调度电话接入PCM设备，经传输网设备与地调的调度交换机连接。110kV变电站一般配置1路调度电话。
(2)行政电话：行政电话接入PCM设备，经传输网设备与地调的行政交换机连接。110kV变电站一般配置1路行政电话。
(3)调度自动化：调度自动化业务包括专线通道和网络通道两种。其中，专线通道接入PCM设备，经传输网设备与地调的调度自动化主站连接;网络通道经调度数据网设备与地调的调度自动化主站连接。110kV变电站一般配置1路网络通道(以太网接口)，2路专线通道(4W E&M接口)(一路主用、一路备用)。
(4)电能计量：电能计量业务包括专线通道和网络通道两种。其中，专线通道接入PCM设备，经传输网设备与地调的计量主站连接;网络通道经调度数据网设备与地调的计量主站连接。110kV变电站一般配置1路网络通道(以太网接口)、1路电话拨号专线通道(2W接口)。
(5)继电保护和故障信息管理：经调度数据网设备与保信系统主站连接。110kV变电站一般配置1路网络通道(以太网接口)。
(6)继电保护：继电保护业务包括专用光纤、2M复用、载波。其中，专用光纤保护通过跟随输电线路架设的光缆实现两侧保护设备连接;2M复用保护通道通过传输设备实现两侧保护设备连接;载波保护通过输电线路安装的载波设备实现两侧保护设备连接。110kV变电站一般根据输电线路继电保护实际需求配置。
(7)管理信息系统：经综合数据网设备与地调的信息中心机房连接。110kV变电站一般配置1路网络通道(以太网接口)。
(8)变电站视频及环境监控：经综合数据网设备与地调的视频主站连接。110kV变电站一般配置1路网络通道(以太网接口)。
2 技术方案
2.1 系统组成
利用退运通信设备及备品备件，中山供电局研制了一种便携箱式110kV变电站通信装置，能实现110kV变电站通信系统的所有功能，为110kV变电站内的调度自动化、继电保护、安全稳定控制、电能计量遥测、变电站视频监控、调度电话、管理信息系统等业务提供通信通道。该装置包括主机箱和线缆箱两部分。
主机箱内安装了2个20A的-48V通信整流电源模块、1台622M的SDH(同步数字体系)光传输设备、1台PCM(脉冲编码调制)接入设备、1台调度数据网路由器、1台综合数据网三层交换机、1个交流配电单元、2个直流配电单元、1个以太网配线单元、1个数字配线单元、2个音频配线单元，上述设备之间采用专用线缆连接，并完成内部功能联调。系统接线图如图1所示。
线缆箱装入了音频跳线、2M同轴电缆、光纤跳线、电源连接线等系统附件线缆，上述线缆与变电站内设备连接端具有通用性，能够实现装置与变电站端业务侧设备的快速连接。
2.2 硬件配置
便携箱式110kV变电站通信装置主要包括通信电源、调度数据网、综合数据网、光传输网、PCM接入网、配线系统等六个子系统，具体设备型号及接口参数如表1所示。
通信电源模块将220V交流市电转换为-48V直流电源，通过直流配电单元为SDH光传输设备、PCM接入设备供电。除此以外，直流配电单元的备用端口还可临时为110kV变电站内的通信设备提供-48V直流电源。
光传输设备与光纤配线单元、数字配线单元连接，将2M电信号转换为光信号。通过数字配线单元，SDH光传输设备分别为PCM接入设备、调度数据网路由器提供2M电接口。除此以外，SDH光传输设备的备用端口还可临时为110kV变电站内的继电保护等业务提供2M电接口。
PCM接入设备通过音频配线单元接入变电站内的调度自动化、调度电话、行政电话等业务，并将64K电信号汇接为2M电信号后，再经数字配线单元通过SDH光传输设备进行传送。
调度数据网路由器通过以太网配线单元接入变电站内的'电能计量遥测、保护信息管理等安全防护二区及以上防护等级的数据业务，再经数字配线单元通过SDH光传输设备进行传送。
综合数据网三层交换机通过以太网配线单元接入变电站内的管理信息系统、变电站视频监控等数据业务，转换为光信号后再经光纤配线单元与其他变电站的设备进行互连。
主机箱采用16U高*800mm深的十九英寸航空机箱，箱体采用标准9mm多层胶合板外贴1mm防火板，箱体边缘全部采用经氧化的铝合金型材包边，箱体底部安装4个双轴承聚脂万向轮;箱体两个侧面各安装一个10mm直径镀烙提手;箱体前后两个箱盖通过8个蝴蝶锁固定;主机箱的箱盖内侧均装有EVA棉;整个机箱具有便于搬抬、防震、防潮、密封等功能。
主机箱在220V交流市电输入电气接线方面采用了32A工业插头，具有防水、防误插、连接操作快捷等特点。工业插头通过交流电缆接入交流配电单元，交流配电单元具有空气保护控制模块，可自动防护过载危险。交流配电单元为-48V通信整流电源模块、综合数据网三层交换机、调度数据网路由器提供220V交流市电。
主机箱正面及背面视图如图3所示。
2.3 业务接入方案
为了缩短业务开通时间，便携箱式110kV变电站通信装置侧预先对光传输设备、PCM接入设备的时隙进行了配置。同时，在地调中心通信机房侧的汇接型PCM设备侧，安排了专用的2线、4线端口，用于接入便携箱式110kV变电站通信装置。在变电站业务通道应急抢修时，只需通过光纤跳线将光传输设备、综合数据网设备与站内ODF处的光缆连接，并进行简单的设备网元地址配置，就可接入邻近变电站的传输网及综合数据网，在短时间内即可实现业务的开通。业务接入方案如图4所示。
3 结束语
便携箱式110kV变电站通信装置具有设备集成度高、机动性好、抗震能力强等特点，便于携带，维护方便，适用于110kV变电站通信系统故障应急抢修及新建变电站临时通信通道开通等作业环境，在紧急情况下也可用于220kV及以上变电站部分业务恢复，平时还可用于实操技术培训，因此具有一定的推广应用价值。
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