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全新光通讯网络解决方案在高压变电站中的应用
 

在普通的变电站自动化系统光通讯解决方案中,一般采用光电转换器+商用集线器的方式,大量光电转换设备的采用无疑会增加整个系统的故障率,同时给施工、维护带来不必要的麻烦;商用网络设备一般按照商用环境标准设计,其电磁兼容性指标无法达到变电站环境的运行要求。

  根据目前普通光通讯解决方案的特点,针对高压变电站规模大、智能设备多、电磁干扰强、信息传输距离长,对站内通讯信息网络的机械可靠性、电磁兼容性、系统整体性、实时数据响应性要求高的特点,积成电子结合多套高压变电站自动化系统的施工维护经验, 推出适合220kV及以上电压等级变电站的iES-M80变电站自动化系统全套光通讯网络的解决方案。

  iES-M80系统是积成电子采用双工业以太网技术构建通讯网络,面向对象分层分布的新一代高压变电站自动化系统。本文着重阐述iES-M80全光解决方案在某220kV变电站中的应用。

  一、方案简介

  (一)站控层所有工作站直接采用高品质光网卡;

  (二)间隔层所有测控装置均支持双光口连接(A、B双网络);

  (三)通讯介质采用铠装尾缆;

  (四)网络通讯设备采用支持直流220V供电的工业级全光口网络交换机;

  (五)针对技改工程:间隔层专设网络通讯屏一面,内置全光口网络交换机数台,分成A、B网络两组。所有站控层设备以及间隔层设备使用铠装尾缆途径电缆沟连至网络通讯屏;

  (六)针对基建工程:每个小室内专设两台全光口网络交换机(双网),用于连接本小室内的间隔测控装置及支持以太网通讯的保护装置;站控层设置两台全光口网络交换机(双网)用于连接站控层各工作站;每个小室内的光网络交换机通过光缆连至站控层的全光口网络交换机;

  (七)站控层协议采用主动上送式103规约;

  (八)间隔通讯层采用负载平衡式网络通讯方式。

  二、技术特点

  (一)整个系统采用全光网络介质及网络设备,全面躲避变电站环境的强电磁干扰、电缆层强电信号干扰等多种不易躲避和维护的隐性危害,全面提高整体系统的运行可靠性。

  (二)系统采用电力专用的全光口网络交换设备,精选工业级核心芯片,按照工业级标准生产,采用直流电源供电,充分保证运行可靠性、电磁兼容性能,与系统融为一体,构建坚强、快速的信息传输网络。

  (三)全光口网络设备以及各工作站中光网卡的应用,省掉大量的光电转换设备,系统简洁、可靠。

(四)交换式网络设备与共享式集线器不同,可同时多路通信,提供更宽的带宽、更快的传输速度、更小的响应时间以及更强的安全保密性,并能有效避免数据碰撞,充分保证系统的实施响应性能。

  (五)间隔通讯层采用负载平衡式网络通讯方式,充分利用网络资源,保证数据信息的实施响应性能。

三、实际工程问题分析

 (一)在实际的工程应用中,通信数据传输电缆不可避免的要与强电信号缆(遥测信号缆、遥控信号缆)捆绑在电缆沟内,无法躲避强电磁干扰,所有网络设备及间隔测控装置的抗电磁兼容性能受到严峻挑战,增加了整个系统的不可靠因素;同时,防止鼠咬也是不可忽视的问题。

  建议:采用铠装屏蔽信号缆,最好采用铠装光缆。

  (二)在普通的光通讯解决方案中,工作站、网络设备甚至间隔测控设备常采用电口通讯,势必需要外设大量的光电转换模块(中型变电站一般需要60个光电转换模块),大大增加系统的不可靠因素,施工、维护的难度相应增加。

  建议:间隔测控装置直接设计双光口通讯,各工作站采用光网卡通讯,中间网络设备采用全光口通讯。

  (三)在分层分布的变电站自动化解决方案中,远动工作站及网络通讯设备一般组屏安装,与其他的间隔测控屏放在一起,间隔测控设备通常采用直流电源供电,普通的商用网络设备采用交流供电,需要专设交流供电电源,整体性不好。而且,普通商用网络设备的指示灯和接线口都安排在机箱的一侧,不利于组屏。

  建议:网络设备的电源部分使用直流供电,同时充分考虑电磁干扰方面的防护设计,电磁抗干扰度要达到相关指标3级以上标准。

  (四)高压变电站中低压测控保护一体化部分的设备常分布安装于开关柜中,信息传输距离长,对信号衰减、抗电磁干扰能力要求较高。

  建议:通讯介质采用铠装光缆,对于现场总线接口的装置加装总线/光纤转换器;对于网络接口的测控保护装置,通过光缆直接接入通讯接口装置的光网卡。

  (五)对于设立保护小室的变电站,建议与主控室之间采用铠装光缆通讯。

 

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