凌津灘電廠通信傳輸系統(tǒng)改造方案分析

劉 勇

（湖南五凌電力工程有限公司，湖南 長沙410004）

0 前言

隨著通信技術(shù)日新月異的發(fā)展，我國電力通信方式不斷更新?lián)Q代，從最初的電力載波通信、微波通信發(fā)展到光纖通信。電力載波通信由模擬載波通信發(fā)展到數(shù)字載波通信；微波通信由PDH制式發(fā)展到了SDH制式；光纖通信也存在模擬光纖通信和數(shù)字光纖通信兩種方式（按傳輸信號形式分類）。通信傳輸系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展實現(xiàn)了由模擬向數(shù)字，由小容量向大容量的飛躍。因光纖通信系統(tǒng)有傳輸頻帶寬，傳輸容量大，穩(wěn)定性、可靠性高的特點，已成為最主要的通信傳輸方式。五凌公司12個水電廠中大部分電廠的通信傳輸系統(tǒng)都采用了光纖通信系統(tǒng)，有的接入湖南省電力系統(tǒng)光環(huán)網(wǎng)（如五強溪電廠，接入光環(huán)網(wǎng)可提高傳輸可靠性，實現(xiàn)無損傳輸），有的最初是環(huán)網(wǎng)的支線，后經(jīng)過改造，也已接入光環(huán)網(wǎng)（如馬跡塘電廠）。目前只有凌津灘電廠仍以PDH制式的微波通信系統(tǒng)作為唯一的通信傳輸手段，這種微波通信系統(tǒng)易受干擾，可靠性、穩(wěn)定性不高，而且已運行了18年，備品備件都已無法供應(yīng)，給電廠的生產(chǎn)調(diào)度、行政通信造成很大影響。因此，有必要對凌津灘電廠的通信傳輸系統(tǒng)進(jìn)行改造，以保障電廠數(shù)據(jù)信號、語音信號安全、穩(wěn)定、可靠地傳輸（改造后的通信傳輸系統(tǒng)容量會有很大增加，可以滿足將來多類業(yè)務(wù)信號傳輸?shù)男枰?。從安全性、可靠性、大容量傳輸?shù)慕嵌瓤紤]，凌津灘電廠通信傳輸系統(tǒng)應(yīng)具備SDH制式微波通信和光纖通信雙路由方式。

1 微波通信方式（SDH制式）

凌津灘電廠現(xiàn)有的通信傳輸系統(tǒng)用的是PDH制式的日本NEC770系列的數(shù)字微波通信設(shè)備。以往的通信傳輸系統(tǒng)多采用準(zhǔn)同步數(shù)字序列（PDH）設(shè)備。20世紀(jì)90年代湖南省電力系統(tǒng)通信主干網(wǎng)就是由PDH微波設(shè)備組成的（凌津灘電廠是湖南省電力通信網(wǎng)中的一個端局，各端局也都采用PDH數(shù)字微波設(shè)備），取代了早期的電力載波通信主干網(wǎng)，通信容量、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、語音業(yè)務(wù)、視頻業(yè)務(wù)的傳輸質(zhì)量得到了質(zhì)的飛躍。在當(dāng)時技術(shù)條件下，準(zhǔn)同步數(shù)字傳輸系統(tǒng)有著很大的技術(shù)優(yōu)勢。根據(jù)ITU-T（國際電信聯(lián)盟遠(yuǎn)程通信標(biāo)準(zhǔn)化組織）標(biāo)準(zhǔn)，PDH是以脈沖編碼調(diào)制（PCM）技術(shù)為基礎(chǔ)的。而PCM又有兩種標(biāo)準(zhǔn)，日本、北美采用PCM24路標(biāo)準(zhǔn)；中國、歐洲采用PCM30/32路標(biāo)準(zhǔn)。后者以30/32路為一個基群，傳輸速率為2.048 Mb/s。由4個基群復(fù)接成一個二次群，傳輸速率為8.448 Mb/s。4個二次群復(fù)接為一個三次群，傳輸速率為34.368 Mb/s。凌津灘電廠運行的正是三次群數(shù)字微波系統(tǒng)，最多可有16個2M電接口。因當(dāng)時復(fù)用的各類數(shù)據(jù)、語音業(yè)務(wù)相對較少，16個2M已經(jīng)足夠使用。隨著電廠各類新設(shè)備、新技術(shù)的運用，通過通信傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)信息種類越來越多，占用的容量也越來越大，數(shù)字微波系統(tǒng)由PDH制式向SDH制式發(fā)展成為必然。

美國貝爾通信研究所于1985年提出了SONET（同步光纖網(wǎng)）概念，它是高速、大容量傳輸技術(shù)與管控高度靈活的體制。ITU-T在1988年接受了SONET，并更名為SDH（同步數(shù)字體系）。SDH技術(shù)優(yōu)勢在于有路由選擇能力，有同步復(fù)用、標(biāo)準(zhǔn)的光接口及強大的網(wǎng)管能力，同時滿足大容量傳輸要求。SDH的技術(shù)核心是它的幀結(jié)構(gòu)及相關(guān)的信息格式。SDH的幀結(jié)構(gòu)是以字節(jié)為單位的矩形塊狀結(jié)構(gòu)，SDH的基本信號模塊是STM-1，它的幀結(jié)構(gòu)為一個270列×9行字節(jié)的塊狀幀，每字節(jié)為8 b，因此 SDH 最基本單元（STM-1）每幀為 270×9×8（b）=19 440 b，SDH規(guī)定幀頻為8 000幀/s，所以STM-1的速率為19 440 b/幀×8 000幀/s =155 520 000 b/s，即155.520 Mb/s，由此可見，一個SDH基本單元最多可有64個2M，而對于PDH制式，即便是三次群也僅為16個。凌津灘電廠作為湖南省電力通信網(wǎng)的端局，如采用155 M的SDH制式數(shù)字微波系統(tǒng)，即使從長期來看，也完全可以滿足今后所需的電接口。按照湖南省電力通信網(wǎng)的規(guī)劃，凌津灘電廠采用的數(shù)字微波設(shè)備為NEC5000系列，是一種基于SDH技術(shù)的數(shù)字微波系統(tǒng)，性能優(yōu)良，運行穩(wěn)定可靠。

其主要系統(tǒng)特性：

（1）頻段：4～11 GHz；

（2）配置：

1）N+0，N+1；

2）熱備份/異頻雙路/空間分集/頻率分集；

3）空間分集技術(shù)：中頻合成；

4）容量：10 個系統(tǒng) /機架。

（3）功能特性

1）微波特性：

①Native TDM與Native Ethernet；

②支持最高512 QAM的調(diào)制解調(diào)方式與高級QoS。

2）TDM 特性：

①信道化STM-1和STM-1 RST業(yè)務(wù)保護；

②分插復(fù)用功能；

③環(huán)網(wǎng)保護（SNCP）。

根據(jù)規(guī)劃，在凌津灘電廠通信機房、佘家坪中繼站各安裝一臺NEC5000 SDH數(shù)字微波系統(tǒng)，并經(jīng)崗市變電站接入省電力通信系統(tǒng)，SDH數(shù)字微波系統(tǒng)接入省電力通信網(wǎng)框圖見圖1。

圖1 凌津灘電廠通信系統(tǒng)SDH制式微波路由

通過建設(shè)SDH微波系統(tǒng)，凌津灘電廠通信傳輸系統(tǒng)可以實現(xiàn)技術(shù)大跨越。

2 光纖通信方式

凌津灘電廠至漳江變電站的電力線路長約32 km，架設(shè)OPGW（光纖復(fù)合架空地線）是解決凌津灘電廠通信傳輸問題的最佳方案。但因設(shè)計規(guī)劃原因，約70%的電力線桿塔為水泥桿塔，水泥桿塔的承重力有限，無法直接架設(shè)OPGW，需要更換為鋼結(jié)構(gòu)電力線桿塔，成本很高，建設(shè)周期長，此方案現(xiàn)暫被擱置。隨著電力系統(tǒng)通信網(wǎng)的發(fā)展，地區(qū)級的通信網(wǎng)也進(jìn)行了大規(guī)模的更新改造，35 kV變電站的通信傳輸設(shè)備已基本更換為SDH光纖通信系統(tǒng)。這就為凌津灘電廠通信傳輸系統(tǒng)建設(shè)提供了另一種解決方案。可架設(shè)ADSS光纜（全介質(zhì)自承式光纜）至鄰近變電站，經(jīng)變電站至地區(qū)級和省電力通信系統(tǒng)，其光纖通信路由見圖2。

圖2 凌津灘電廠通信系統(tǒng)改造后路由

凌津灘變電站已接入電力系統(tǒng)通信網(wǎng)，只需架設(shè)凌津灘電廠至凌津灘變電站的ADSS光纜，安裝一套光纖通信設(shè)備就可以將凌津灘電廠接入湖南電力通信網(wǎng)。

凌津灘變電站運行的通信傳輸設(shè)備為華為公司SDH光纖通信設(shè)備，凌津灘電廠光纖通信系統(tǒng)可采用與對端站相同型號的設(shè)備。華為SDH光端機基本屬性（湖南電力系統(tǒng)地區(qū)級光纖通信網(wǎng)普遍采用的設(shè)備）：

（1）主要特性：交叉容量128×128 VC4，未拆分10個用戶槽位，分拆后13個用戶槽位；

（2）管理方式：OPTIX IMANAGER T2000；

（3）子架大?。?21（H）×444（W）×262（D）mm（5U）；

（4）電源要求：直流；系統(tǒng)最大容量STM-16；接入能力15 Gb/s;

（5）滿配功耗280 W；

（6）設(shè)備級別保護：

1）電源單元：1+1 備份（-48 V）

2）交叉單元：1+1 備份

3）時鐘單元：1+1 備份

4）主控單元：1+1 備份

5）E1/E3/T3/STM-1e/FE TPS；

（7）網(wǎng)絡(luò)級別保護：SNCP、MSP、pp、FSVP（光纖虛擬路徑保護）。

通過架設(shè)ADSS光纜，配置光纖通信設(shè)備，凌津灘電廠就可以較少的投資接入湖南電力光纖通信網(wǎng)，雖然只能作為光纖通信網(wǎng)的一條支路（沒有自愈功能），但已經(jīng)能從根本上解決電廠通信傳輸面臨的安全隱患，同時也為將來建設(shè)OPGW光纜爭取了規(guī)劃、論證、建設(shè)時間。（凌津灘電廠光纖通信組網(wǎng)圖見圖 3）。

圖3 凌津灘水電站光纖通信組網(wǎng)圖

3 結(jié)束語

隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，通信傳輸方式和手段也不斷的更新?lián)Q代，為相關(guān)行業(yè)，特別是電力系統(tǒng)通信傳輸方式的選擇帶來了很大的便利。凌津灘電廠雖然由于歷史原因沒有跟上通信技術(shù)發(fā)展的步伐，但湖南電力通信網(wǎng)的擴展和技術(shù)手段的進(jìn)步，為電廠通信傳輸方式的變化帶來了機遇，如果沒有凌津灘變電站通信傳輸系統(tǒng)的更新，凌津灘電廠要實現(xiàn)光通信傳輸是不能想象的。我們也能由此看到，建設(shè)OPGW光纜，是解決凌津灘電廠通信傳輸系統(tǒng)落后的最終解決方案。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉連青. 數(shù)字通信技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社, 2003.

[2] 陳才和. 光纖通信[M]. 北京：電子工業(yè)出版社, 2004.