光传输SDH 技术在电力集控站监控系统的应用

李慧芳

（厦门连宋水利电力勘察设计有限公司，福建厦门 361012）

0 引言

在电力系统每个集控站建设集控系统，可以实现变电站主辅设备全面监控。集控站通过安装SDH 设备，经过信息采集、转换、传输等过程，将变电站的数据、语音、宽带、IP 等常规业务进行低损耗传输，实现变电站的集中监控和调度。

1 光传输SDH 基本理论

1.1 SDH 的概念

SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系）是为不同速率数字信号的传输提供相应等级的信息结构，包括复用方法和映射方法，以及相关同步方法组成的技术体制。SDH 传输业务信号时，各种业务信号要进入SDH 的帧都要经过映射、定位和复用3 个步骤。SDH 网络是由SDH 网络单元（NE）组成的，在光纤上进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的网络。

1.2 基本原理

光传输系统中的SDH 采用的信息结构等级称为同步传送模块STM-N（Synchronous Transport Mode，N=1，4，16，64）。最基本的模块为STM-1，4 个STM-1 同步复用构成STM-4，以此类推，同步复用构成STM-16、STM-64……。

1.3 SDH 设备选型

1.3.1 设备选型

为便于光缆通信设备的网络管理和运行维护，半兰山集控站SDH 设备均优先选用与半兰山变电站SDH 设备同厂家的华为SDH 设备和烽火SDH 设备系列产品。

1.3.2 设备性能指标

光传输设备应符合YD/T 5095—2005《SDH 长途光缆传输系统工程设计规范》，其中未提及的指标参见ITU-T 建议G.782、G.783、G.784、G.707、G.957、G.958、G.703、G.825、G.826、G.813。

（1）传输容量：2.5 G/622 M。

（2）动态范围（BER≤10～12）：全动态范围。

（3）光接口：V L16.2/L16.1/S4.1/S1.1。

（4）交叉连接矩阵及端口支持能力。该设备应提供配置成终端复用设备的能力，当线路侧仅有一个方向的光接口工作时，支路侧应能将STM-16 信号内的全部支路以STM-4 信号或STM-1 信号终结，以及不少于252×2 Mb/s 信号的终端能力。

（5）该设备具有MSTP 功能：以太网业务接入及处理能力；应具有10/100 M 自适应的以太网处理功能。

（6）电接口：2 Mb/s；码型：HDB3（ITU-T G.703）；阻抗：75 Ω，不平衡或120 Ω，平衡（可选）；网络管理接口：可提供Q3 接口和F 接口（ITU-T G.773 和G.784）。

1.4 中继段距离计算

1.4.1 系统参考结构

光传送系统参考结构满足ITU-T G956 建议，其典型结构如图1 所示。其中，S 是在光纤上位于光发射机后的一点；R 是在光纤上位于光发射机前的一点；Ps是在S 点输出功率；Pr是在R 点接收灵敏度；ODF 是光配线架；E/O 是光发射机；O/E 是光接收机。

图1 光传输系统参考结构

1.4.2 中继段距离计算

衰减受限中继段距离计算采用ITU-T 建议G.957的最坏值计算法：

式中 L1——衰减受限中继段长度，km

Ps——S 点寿命终了时的光发送功率，dBm

Pr——R 点寿命终了时的光接收灵敏度，dBm

Pp——光通道功率代价，dB

Mc——光缆线路光功率余量，dB

ΣAc——S 点、R 点间其他连接器衰减之和，dB

Af——光纤衰减系数，dB/km

As——光缆固定接头平均衰减，取0.01 dB/km色散受限中继段距离为：

式中 L2——色散受限中继段长度，km

Dmax——S、R 间通道允许的最大色散值，ps/nm

D——光纤色散系数，ps/nm·km

中继段实际长度选择取L1与L2的最小值。

1.5 光接口类型

以STM-4.1 为例，光接口类型参数见表1。其中，NA表示不做要求；表中数值均为系统设计寿命终了时最坏值；接口机在设计寿命期间的老化余度为3 dB。

表1 光接口参数

2 SDH 技术在集控站监控系统中的应用

以福建厦门电力公司220 kV 半兰山集控站建设项目为例，详细说明SDH 技术在集控站中的应用。

2.1 半兰山集控站概述

现有厦门市电力调度系统不能满足《国网设备部关于印发推进变电运维模式优化及集控站试点建设工作等4 项意见（规定）的通知》中，关于要求“统筹考虑电网结构、站所规模、区域分布、设备状况、场地交通等条件，按照集控站管辖变电站数量不超过80 座”的原则，需设置变电集中监控场所。

通过将半兰山配电指挥中心改造成集控站，可满足国网公司对监控职责移交的总体工作要求，有利于加强调度和设备运维的安全界面，方便运维人员开展设备监控，提高变电站安全运行。本项目主要是将厦门调度大楼的调度数据网一区、二区网络级联延伸至半兰山运维站，并改建半兰山集控站监控大厅。

厦门地调调度大楼的调度数据网一区A、B 网、二区A 网级联延伸至半兰山集控站，二区B 网待远期扩建时完善。项目建设涉及以下场地：

（1）厦门地调调度大楼通信机房：新增2 台一区纵向加密认证装置和2 台一区防火墙与2 台光电转换器、新增1 台二区纵向加密认证装置和1 台二区防火墙与1 台光电转换器。

（2）半兰山集控站机房：一区网络设备柜1 面，内含2 台一区纵向加密认证装置和2 台一区交换机与2台光电转换器；二区网络设备柜1 面，内含1 台二区纵向加密认证装置和1 台二区交换机与1 台光电转换器。

（3）半兰山集控站监控大厅：分散安装4 台一区工作站主机，2 台二区工作站主机，4 台辅控主机；配置各主机显示器和大屏显示系统。

2.2 SDH 设备现状

半兰山变目前有华为OSN1800V 通信设备1 套、烽火780B 通信设备1 套；厦门地调现有烽火780A 通信设备1 套、华为Metro3000C 通信设备1 套（图2、图3）。

图2 华为网络拓扑

图3 烽火网络拓扑

2.3 通信技术方案

（1）本工程在本期改造的半兰山集控站机房（原半兰山配电指挥中心机房）新增华为1800V SDH 设备1 套，烽火780B SDH 设备1套，采用622 Mb/s 速率分别接入半兰山变原通信机房内已有烽火和华为网的SDH 设备，经过已有SDH 设备和已有2 路光缆至厦门地调（图4）。

图4 SDH 设备接入示意

（2）本工程在本期改造的半兰山集控站机房（原半兰山配电指挥中心机房）新增2 台通信数据网三层交换机，采用光纤和原有通信机房内数据网路由器现有连接，用以开通集控站所需辅助视频监控等业务。采用MSTP 以太网方式接入半兰山变电站。业务通道分配如图5 所示。

图5 业务通道分配

（3）本工程在半兰山集控站配置2 套调度IAD 设备、1 套行政IAD 设备、3 套设备，分别通过SDH 百兆光接口接入。其中，2 套调度IAD 设备1 套通过华为OSN1800V SDH 设备百兆光接口接入、1 套通过烽火780B SDH 设备百兆光接口接入；行政IAD 设备通过华为OSN1800V SDH 设备百兆光接口接入；后端接入调度电话2 部、行政电话1 部，执行地调等的调度指令。

3 结束语

本文从光传输SDH 技术原理出发，以厦门半兰山集控站建设为例，详细论述了SDH 技术在集控站中的应用。通过建立光纤通道，配置相应的SDH 设备，将集控站控制区域内的变电站中的视频、音频等信号，经过SDH 技术转换，传输至省市调度中心。也可将调度中心的指令传输至集控中心，实现对辖区内变电站的远程控制。其中，光传输SDH 技术在电力系统集控站中发挥着重要作用。