中型水电站集控中心通信系统方案探讨

董玉杰

摘 要：文章介绍了云南某中型水电流域梯级各电站的通信现状，根据中小型集控中心的特点，探讨了流域梯级集控中心通信系统的通信方式、通信结构，以供参考。

关键词：梯级电站；集控中心；通信系统

中图分类号：TV742 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）19-0074-02

1 概述

云南流域具有电站数量多，总装机容量小，送出点集中等特点，适宜建立梯级电站集控中心，从而实现流域内的电站集中控制和经济调度，及“无人值班，少人值守”管理需求。本文以云南某流域梯级集控中心建设为基础，对集控中心与各梯级电站之间的通信网络、通信方式等进行探讨、分析，为同类型集控中心通信方案选择提供参考。

2 通信范围和原则

通信范围主要包括：（1）集控中心与流域内“一库六级”电站之间的相互通信；（2）“一库六级”电站之间的相互通信。目的是将各梯级电站的计算机监控系统、工业电视、机组在线监测系统（振动摆渡）及水情测报系统等信息、数据传输到集控中心，实现远程调度控制。文章对流域梯级各电站现有的通信系统进行总体研究，并结合各梯级电站光纤通信的现状，对梯级通信网络系统进行了全流域的统一规划。

3 梯级各电站通信系统现状

3.1 梯级电站架设光纤现状

该流域共7个梯级电站，其中5个电站出线等级为220kV，其余2个电站出线等级为110kV，均送至相邻的同一个220kV变电站。

220kV出线的5个电站，均由一根24芯的OPGW光缆与相邻变电站进行通信，具体使用情况如下：调度数据网双通道与调度中心相连，一个通道又分为主备用，共占用4芯，两个通道共占用8芯；光纤保护通道占用2芯；电站之间的内部通信占用2芯，还剩余12芯。

110kV出线的两个电站，均由一根12芯的ADSS光缆与相邻变电站进行通信，具体使用情况如下：至调度综合业务网4芯（2芯备用），光纤保护4芯（2芯备用），相邻电站之间的内部通信占2芯，还剩余2芯。另还有一根光纤保护用8芯，剩余4芯；水情测报4芯一用一备全部用完。

另外，集控中心所在办公大楼由一根两芯的OPWG光缆与220kV变电站进行通信。

3.2 梯级电站传输网络现状

相邻变电站内安装有一套ECI XDM-1000光传输设备，梯级各电站内均配置了一套ECI XDM-100与相邻变电站通信，以155M/S的传输速率进行数据传输。同时各电站还安装了一套3630PCM设备和通信电源，直接与调度部门进行数据传输。所传输的远动、安稳、故障录波等业务占用带宽不超过20M，备用容量较大，其通道传输拓扑如下图1所示。

4 通信方案研究

4.1 通信方式选择

通常，大型集控中心由于流域较长、各梯级电站之间的距离较远，会采用选择卫星和电力载波的通信方式。但考虑到中小型水电站集控中心的资金投入有限，采用卫星的通信方式成本太大，不适用于中小型电站集控中心，因此不推荐使用。

根据集控中心对网络业务、可靠性和经济性的要求，充分利用电力系统光纤资源，可以组建全流域的光纤传输网络。光纤传输以其高宽带、低损耗、抗干扰能力强等特点，已成为当今高速数据传输的首先媒体。同时，光纤网络具有强大的自愈保护功能，大大提高了光纤通信的可靠性，光纤网络具有传输容量大的特点，为实现全流域梯级电站至集控中心的计算机监控数字传输和图像传输提供了足够的技术保证。并且通信光缆可以沿输电线路进行架設，利于现有的系统改造和接入，且维护工作量较少。

所以本文推荐集控中心与各梯级电站之间的采用光纤通信方式。

4.2 网络结构选择

根据集控中心通信设计原则和后续电站的接入要求，结合其他水电站集控中心通信系统应用案例，本文提出星型、环型及总线型三种交互式以太网结构，并对三种网络结构进行比较论述。

4.2.1 星型结构

各电站以星型方式连接成网络，中央节点设在集控中心，其他节点都与中央节点直接相连，这种结构以中央节点为中心。利用电站现有的OPGW光缆线路以及自建的ADSS光缆，组建流域各电站双通道星型光纤传输网络。星型方式的特点是结构简单，便于管理和建网；网络延迟时间较小，传输误差较低。但其可靠性较低、资源共享能力差；中心节点故障时，会导致整个网络瘫痪。

4.2.2 环型结构

环型网络中若干节点通过点到点的链路首尾相连形成一个闭合的环，这种结构使公共传输电缆组成环型连接，数据在环路中沿着一个方向在各个节点间传输，信息从一个节点传到另一个节点。信息流在网中是沿着固定方向流动的，两个节点仅有一条道路，故简化了路径选择的控制；环路上各节点都是自举控制，故控制软件简单。由于信息源在环路中是串行地穿过各个节点，虽然当环路上某个节点故障时，网络可以迅速重构而自愈，若为双环网，网络可靠性会大大增加。

4.2.3 总线型结构

总线型结构是将各电站均挂在一条总线上，各电站地位平等，无中心节点控制，公用总线上的信息多以基带形式串行传递，其传递方向总是从发送信息的节点开始向两端扩散。其特点是结构简单，可扩充性好，使用的设备相对简单，可靠性高。缺点是：维护难，分支节点故障查找难。如果选择总线型网络，原有的OPWG线路和ADSS光缆资源将无法有效利用，且后期电站不好接入，并且传输到集控中心时数据会很大，效率和延时会过大，不利于集控中心的稳定运行。

综上所述，本文推荐集控中心与各梯级电站之间采用环型网络结构。

5 最终方案

通过以上分析和探讨，本文认为云南某流域集控中心的通信规划方案如图2所示，结构上采用环型结构将各梯级电站与集控中心形成环网，保证传输的可靠性。通信方式采用光纤通信，提高了传输速率和数据量。

6 结束语

中小型水电集控的建设应注重投资的经济性和原有系统的可利用性，本文所阐述的光纤式环型结构通信方案符合中小型水电站集控中心的建设原则，并成功地应用在云南某流域电站集控中心，投资较少、网络通信可靠。

参考文献：

[1]杨非，李东风.梯级电站集控中心监控系统设计方案[J].水电厂自动化，2010，31（3）：31-32.

[2]王家陈，杨四红，张孝武.梯级集控中心建设探讨[J].云南电力技术，2015，43（6）：43-45.

[3]单文坤.王国华.流域梯级水电站集控中心监控系统设计与实现[J].内江科技，2010，31（9）.