鱼山110kV配套光缆通信工程初步设计.docx

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鱼山110kV配套光缆通信工程初步设计

计说明书目录

第1章

概述

1.1

设计依据

1.2

设计范围及内容

1.3

建设规模

1.4

设计原则

第2章

工程建设综述

2.1

电力系统概况

2.2

通信网络现状

2.3

业务需求分析

2.4

工程建设必要性

2.5

通信方案简述

2.6

差异说明和分析

第3章

通信系统部分

3.1

光纤通信网络建设方案

3.2

通道组织

3.3

光系统设计

3.4

业务接入及辅助设备配置

3.5

设备机房及供电电源

3.6

进站引入光缆

3.7

光纤和设备的技术性能指标和选型

第4章

光缆线路部分

4.1

线路路径概况

4.2

光缆两端接续概况

4.3

光缆线路气象条件

4.4

光缆及地线的架设方案及选型

4.5

杆塔使用条件及接地

4.6

光缆配套设施

附表1：

主要通信设备材料表

附表2：

光缆材料表

第1章概述

1.1设计依据

1.1.1国家相关政策、法规和规章

1.1.2工程设计有关的规程、规范

中华人民共和国通信行业标准《SDH长途光缆传输系统工程设计规范》YD/T5095-2005

《邮电技术规定-光同步传送网技术体制》YDN099-1998

《110～750kV架空输电线路设计规范》GB50545-2010

《国家电网公司输变电工程初步设计内容深度规定第四部分：

电力系统光纤通信》Q／GDW166.4-2010

1.1.32011年关于《220kV济宁北湖输变电工程可行性研究报告》。

1.2设计范围及内容

1.2.1工程项目组成

本工程随110kV鱼山变输变电工程本体工程新建鱼山变～大义变、鱼山变～城西变2条24芯光缆，形成鱼山变～大义变和鱼山变～城西变2条光缆通道，将苏桥变接入金乡供电公司通信光缆环网内。

新建鱼山变～大义变OPGW光缆和鱼山变～城西变OPGW光缆沿新建线路同杆架设至宁缗县断开点，两条光缆长度均为4.7Km，在宁缗线断开点，断开现有城西至大义ADSS光缆，分别与其续接。

鱼山变新上2.5G光传输设备1套，大义变、城西变均配置2.5G光接口板对鱼山变方向，利用新建光缆线路开通鱼山变～大义变、鱼山变～城西变各1路2.5G光通信系统。

鱼山变和县调中心站新上PCM设备1对。

为了实现地调调控一体化，鱼山变新配置一套PTN设备，接入金乡县供电公司建设中的PTN数据环网，形成金乡县第二套数据承载网。

1.2.2承担的设计范围与分工

本工程110kV鱼山输变电工程的配套工程，由济宁圣地电力设计院设计，其中与变电站本体工程的分工界面如下：

变电站本体工程提供通信设备安装位置及通信电源，本工程提供传输通道接口至各配线单元的里侧，所有业务至配线单元外侧接线在变电站本体工程中提供。

线路本体工程提供线路路径、气象条件、非光缆地线的设计及新建线路段光缆架设工作。

表1.2.1设计范围

序号

设计范围

鱼山变

大义变

城西变

中心站

1

光通信传输设计

√

√

√

√

2

数据承载网设计

√

√

√

3

通信网管设计

√

√

4

电路组织和话路分配

√

√

5

PCM设备

√

√

6

通信设备的安装和设计

√

√

7

进站引入光缆的设计

√

√

√

8

光缆设计

√

9

概算书编制

√

线路专业：

部分OPGW地线复合光缆的热稳定计算、选型、架线安装设计。

通信专业：

全线通信系统设计、传输计算、设备配置、网管公务系统、同步系统及保护方式，进站光缆的设计及配套设施的设计，本工程概算书的编制。

1.3建设规模

本工程在110kV线路上新建24芯OPGW光缆9.4km，新建苏桥变电站通信站1个。

本工程可研估算静态投资199万，动态投资203万。

初步设计静态投资199.29万，动态投资202.94万，不超出可研估算。

1.4设计原则

1.4.1为电力安全生产、稳定运行服务，满足输变电工程调度、运行维护和生产管理通信的要求。

1.4.2以通信规划为基础，综合考虑，优化设计，优先建设和完善通信传输干线网，并充分利用现有资源，降低工程投资。

1.4.3在缆路建设中要充分考虑今后的发展前景，在传输容量的配置上，适当超前。

1.4.4路径方案采用线路工程推荐的路径方案，相应的气象条件与线路本体相同。

对于OPGW的设置应考虑分段配置，地线选择配合热稳定计算结果。

光缆及金具的选取应符合《110～750kV架空输电线路设计规范》GB50545-2010的要求。

1.4.5电路计算及系统指标应符合《SDH长途光缆传输系统工程设计规范》YD/T5095-2005标准，新建光缆采用24芯，本工程对G.652光纤进行传输计算。

采用设备按无人值守考虑，要求可靠性高、功耗低并有监控功能。

1.4.6系统短路电流按2020年电网规划接线方式计算，热稳定计算中，OPGW选型中注意其允许热容量应适当留有裕度。

1.4.7线路故障切除时间按0.3s计算。

第2章工程建设综述

2.1电力系统概况

规划规模：

二圈有载调压变压器2台，容量2×50MVA，电压等级110/10.5kV，110kV进线2回，采用内桥接线方式；10kV出线16回单母线分段，10kV无功补偿容量3.6+4.8Mvar/主变。

本期规模：

本期建设1台50MVA有载调压变压器，电压等级为110/10.5kV，110kV进线二回，一回由宁缗线T接接入，另一回由220kV缗城变出110kV缗鱼线，10kV出线16回。

无功自动补偿电容器3.6+4.8Mvar。

2.2通信网络现状

金乡县供电公司电力SDH传输网主干网速率等级为STM-4622Mbit/s，采用中兴通讯公司提供的S385设备组网，网络拓扑为环形，满足了电力通信业务对通信带宽和传输速率的需求。

金乡县供电公司正在筹建采用PTN技术体制的数据承载网，且网络结构采用汇聚层、接入层二级网络，其中汇聚层由中心站和110kV城西变组成，链路带宽为10GE；接入层由所管辖各个变电站组成，链路带宽为1GE。

根据济宁电力数据承载网发展规划，新建110kV鱼山变电站为数据承载网的接入层节点。

新建110kV鱼山变电站站内不设调度程控交换机，站内调度及行政电话通过PCM接入设备分别接入行政交换机，调度、行政电话号码由济宁地调统一配置。

本工程共涉及4个通信站：

鱼山站、大义站、城西站、中心站。

其中鱼山站为新建站，其他均为扩建站，相关光缆及站内设备现状如下表：

表2.2.1光缆现状一览表

起止点

电压等级

光缆类型

芯数

备注

大义站-城西站

110kV

ADSS

24

城西站-中心站

110kV

ADSS

24

表2.2.2站内设备现状一览表

通信站

设备名称

设备型号

光口型号及方向

是否满足扩容条件

备注

城西站

SDH县级

中兴ZXMP

622M对中心站方向

622M对大义站方向

是

大义站

SDH县级

中兴ZXMP

622M对城西站方向

是

2.3业务需求分析

本期工程需要保证的最基本业务是话音业务、调度数据业务和线路保护业务。

保证本期工程业务对通道带宽、速率的需求外，预留远期扩建工程同类业务对通信通道的需求，并考虑光通信设备的多业务接入功能，丰富光通信设备对各类模拟、数字业务的介入能力，预留苏桥变至各调度端、变电站的光通道带宽。

2.3.1调度通信和调度自动化通道要求

1.鱼山变调度管理

110kV鱼山变电站由济宁地调及金乡县调调度管理。

远动信息直接送至金乡县调及济宁地调。

2.鱼山变远动通道要求

110kV鱼山变电站配置2套独立的路由接入设备，分别接入金乡县调和济宁地调接入网的两个节点。

至金乡县调提供1路2M远动专线通道，至济宁地调远动专线通道为PTN数据网。

2.3.2线路保护对通道的要求

110kV鱼山～大义站的主保护均采用复用2M方式。

110kV鱼山～城西站的主保护一均采用专用光纤通道，每条线要求4芯；主保护二利用迂回光缆通道，采用复用2M方式。

2.4工程建设的必要性

本工程通信建设须满足北湖变至济宁地调调度数据网、综合数据网及各套线路保护对通信通道的需求。

随着智能电网建设及企业信息化管理逐步深入，调度信息系统、智能电网可视化调度系统、客户服务系统、办公自动化系统、ERP系统、营销自动化系统、财务管理系统、生产管理系统、企业信息门户、应急中心系统、视频监控等大批以电网信息化、自动化和互动化为特征的新应用需要通过电力通信网络承载。

新形势对通信网络带宽、可靠性、安全性提出了更高的要求。

应对IP业务贷款需求迅速增涨的现状，本工程在苏桥变配置基于MPLS-TP分组交换的PTN设备1套。

利用PTN承载IP业务保护机制完善、带宽利用率高、部署灵活的特点，利用有限的光纤资源，优化济宁地区传输系统结构，打造电网大运行、大生产、大营销体系下优质的信息高速公路。

2.5通信方案简述

2.5.1光缆建设方案

随110kV苏桥输变电工程本体工程新建苏桥变～金乡变1条24芯OPGW光缆，新建苏桥变～缗城变1条24芯OPGW光缆，将苏桥变接入金乡县光缆环网内，形成双向保护路由。

2.5.2系统组成和设备配置方案

苏桥站新上2.5G光传输设备1套，与金乡县供电公司正在筹建的2.5G光传输网络同步建设，形成以中心站为中心的光缆环网拓扑结构的2.5G光传输网络。

苏桥站和中心站新上PCM设备1对。

苏桥站新配置一套接入层PTN数据承载网设备。

2.5.3设备机房和供电电源方案

本工程110kV鱼山站不设置专用通信机房，通信设备安装在继电室内。

站内不设通信监控设备，通信监控纳入站内总监控统一考虑。

本工程鱼山站不配置专门的通信电源。

2.6差异说明和分析

序号

初设推荐方案及投资

可研方案及投资

偏差

偏差原因分析

缆路

新建24芯OPGW光缆13.25km

新建24芯OPGW光缆13.25km

0

设备

2.5Gbit/sSDH光传输设备1套；2.5G光接口板2块；接入层PTN设备1套；1GE光接口板2块；PCM设备1对。

2.5Gbit/sSDH光传输设备1套；2.5G光接口板2块；接入层PTN设备1套；1GE光接口板2块；PCM设备1对。

无

投资

285.27万元

285.27万元

0

第3章通信系统部分

3.1光纤通信网络建设方案

3.1.1光缆路由方案

随110kV苏桥输变电工程本体工程新建苏桥变～金乡变1条24芯光缆，长度为7.35Km，形成苏桥变～金乡变1条OPGW光缆通道；新建苏桥变～缗城变1条24芯OPGW光缆，长度为9.9Km，形成苏桥变～缗城变1条OPGW光缆通道。

3.1.2传输网方案

苏桥站新上2.5G光传输设备1套，金乡站、缗城站均配置2.5G光接口板对苏桥变方向，利用新建光缆开通苏桥变～金乡变、苏桥变～缗城变各1路2.5G光通信系统。

苏桥站湖站新配置一套济宁地区接入层数据承载网设备，开通苏桥变～金乡变、苏桥变～缗城变各1条1GE光链路。

3.2通道组织

本工程苏桥变新上的SDH光传输设备配置不少于32个2M接口的电支路板两块，即每套设备至少能提供63×2M电接口。

PTN设备上支路侧配置不小于8个FE接口的以太网接口板2块。

本工程业务接入带宽使用情况见表3.2.1-1。

表3.2.1-1本工程业务带宽分配表

序号

起始点

用途

2.5G带宽

备注

1

苏桥站

至金乡站线路主保护二

2*2M

2

苏桥站

至缗城站线路主保护

2M

3

苏桥站

至县调PCM主用

2M

4

苏桥站

至县调PCM备用

2M

5

苏桥站

至县调调度数据网

2*2*2M

6

苏桥站

至地调调度数据网

2*100M

地调PTNFE

7

苏桥站

至县调视频监控图像及报警信号

4*2M

通道分配详见图37-T0511C-A-09《带宽分布图》。

主要通道组织分配如下：

1.模拟业务通道：

苏桥变至县调配置1对PCM基群，用来传输调度电话、行政电话、调度自动化、电能计量、故障录波等信号。

PCM基群设备应配置如下接口板：

4WE/M板、TRK板、ALC板、子速率（V.24/V.28）板等。

接入设备的电源板，交叉连接板等重要板卡及设备公用部分采用1＋1配置。

2.调度通道：

苏桥变至金乡县调调度通道主用路由：

苏桥站-金乡站-县调光纤通道，利用2.5G光传输设备；至济宁地调的备用路由：

苏桥站-缗城站-城西站-县调的光纤通道，利用2.5G光传输设备。

组织至县调的2路2*2Mb/s通道，作为调度数据网接入县调接入网的2个节点的通道，利用SDH2.5G传输网络。

组织至县调2路100Mb/s通道，作为调度数据网接入地调接入网2个节点的通道，利用PTN传输网络。

组织至县调的1路2Mb/s远动数字专线通道，利用2.5G传输网络。

3.线路保护通道：

110kV苏桥站～金乡站线路主保护一利用沿线的OPGW光缆，直接占用光芯，主用4芯、备用2芯；主保护二利用迂回光缆通道，复用2.5G光传输设备的2×2M电接口，迂回光缆路由为苏桥～金乡站～中心站～城西站～缗城站～苏桥站。

3.3光系统设计

3.3.1传输系统

3.3.1.1传输模型

假设参考数字通道（HRP）长度为6800km。

假设参考数字段（HRDS）为50km。

3.3.1.2系统速率和复用结构

系统速率和标称容量符合表3.3.1-1的规定。

表2.3.1-1SDH信号比特率

SDH等级

比特率（kbit/s）

最大通道容量（等效话路）

STM-1

155520

1890

STM-4

622080

7560

STM-16

2488320

30240

STM-64

9953280

120960

基本复用结构应符合图3.3.1-1的规定。

图3.3.1-1基本复用映射结构

3.3.1.3传输系统组织

1.再生段性能计算

根据中华人民共和国通信行业标准《SDH长途光缆传输系统工程设计规范》YD/T5095-2005的规定，对于速率低于STM-64的系统，再生段设计应同时满足系统所允许的衰减和色散要求。

目前，普通单模光纤的极化模色散（PMD）小于0.5ps/

，对于10G传输系统，再生段极化模色散一般要求≤10ps；对于10Gbit/s以下传输系统，极化模色散将不受限制。

在实际组网应用中通常有三种光传输设计方法，即最坏值设计法、联合设计法和统计设计法。

最坏值设计法能够满足系统光接口的横向兼容性，具有简单可靠的特点，但设计中所有组成均在最坏的情况下保证系统正常工作的设计思想，因此有些保守，导致资源的浪费和建设成本的相对提高。

而联合设计法和统计设计法均不能保证系统光接口的横向兼容性。

故在本工程的设计中将采用最坏值设计法。

采用最坏值计算法，即在设计再生段距离时，所有参数（包括光功率、光谱范围和光谱宽度、接收机灵敏度、光纤衰减系数、接头与活动连接器插入损耗等参数）均采用寿命期中允许的最坏值（即系统寿命终了前，所有系统和光缆富余量都用尽，且处于允许的最恶劣的环境条件下仍能满足的指标），而不管其具体分布如何。

该设计方法的缺点是各项参数同时出现最坏值的概率极小，因而正常情况下存在相当大的富余量，设计结果有些保守，使得系统成本偏高，但能实现设备的横向兼容，保证系统指标要求，不存在系统失效问题。

本工程北湖站~宁厂站光缆长度为11km，北湖站～接庄站光缆长度为10km，根据YD5095-2005《SDH长途光缆传输系统工程设计规范》标准，计算衰减受限及色散受限再生段距离结果如表3.3.1-2及表2.3.8-3所示。

表3.3.1-22.5G系统衰减受限及色散受限再生段距离计算表

项目

单位

数值

标称比特率

kbit/s

STM-162488320

光口类型

L-16.1

工作波长范围

nm

1280-1335

最小发送功率Ps

dBm

-2

最大发送功率Ps

dBm

+3

最小灵敏度Pr

dBm

-27

最小过载点

dBm

-9

最大光通道代价

dB

1

活动连接器衰减

dB

1

光纤平均衰减

dB/km

0.35

固定接头衰减

dB/km

0.03

最大色散Dmax

ps/nm

NA

光纤色散系数

ps/nm.km

18

光缆富余度Mc

dB

3

衰减受限距离

km

52.63

色散受限距离

km

NA

苏桥-金乡设备功率富余度

dB

23.25

苏桥-缗城设备功率富裕度

dB

24.88

2.光通信传输质量计算结论

根据以上衰减受限计算结果知：

本工程苏桥站～金乡站、苏桥站～缗城站2.5G传输系统选用L-16.1标准光接口即可满足传输要求。

根据YD/T5095-2005中的推导公式，针对本工程所配光口进行了系统实际富余度计算，计算结果见表2.3.8-4。

表2.3.8-3各中继段长度计算结果汇总一览表

中继段起讫点

传输链路长度（km）

光口配置

光放配置

系统富余度Me（dB）

2.5G

2.5G

2.5G系统

苏桥站～金乡站

11

L-16.1

无

23.25

苏桥站～缗城站

10

L-16.1

无

24.88

根据上表统计结果，对于设备功率富余度偏大的光路，光路两端需加功率衰耗器，以消除接收功率过大对设备和信号造成的不利影响。

可在设备招标过程中要求供货厂家结合自身设备情况提供相应功率衰耗器。

3.3.1.4规模容量的确定

苏桥站新上2.5G光传输设备1套，金乡站、缗城站均配置2.5G光接口板对北湖变方向，利用新建OPGW光缆开通苏桥站～金乡站、苏桥站～缗城站各1路2.5G光通信系统。

苏桥站和县调新上PCM设备1对。

苏桥站新配置一套济宁地区接入层数据承载网设备。

3.3.1.5光接口

2.5G光传输设备光接口参数如表2.3.8-1所示。

表2.3.8-1STM-16光接口参数规范

项目

单位

数值

标称比特率

kbit/s

STM-162488320

应用分类代码

L-16.1

工作波长范围

nm

1280~1335

发送机在

S点特性

最大-20dB谱宽

nm

1

最小边模抑制比

dB

30

最大平均发送功率

dBm

+3

最小平均发送功率

dBm

-2

最小消光比

dB

8.2

SR

点光

通道特性

最大衰减范围

dB

24

最小衰减范围

dB

0

最大色度色散

ps/nm

NA

光缆在S点的最小回波损耗

dB

24

SR点间最大离散反射系数

dB

-27

接收机在R点特性

最差灵敏度（BER=10-12）

dBm

-27

最小过载点

dBm

-9

最大光通道代价

dB

1

接收机在R点的最大反射系数

dB

-27

*表示待将来国际标准确定。

3.3.1.6电接口

2048kbit/s的电接口参数应符合下列规定。

1）标称比特率：

2048kbit/s；

2）比特率容差：

±50ppm；

3）码型：

HDB3；

4）抖动和漂移特性见3.3.4节

表3.3.1.6-12048kbit/s输出口参数

脉冲形状

G.703图15

每个传输方向的线对数

1个同轴线对

1个对称线对

测试负载阻抗

75欧电阻性

120欧电阻性

脉冲（传号）的标称峰电压

2.37V

3V

无脉冲（空号）的峰电压

0±0.237V

0±0.3V

标称脉冲宽度

244ns

脉冲宽度中点处正负脉冲幅度比

应优于0.95~1.05

标称脉冲半幅度处正负脉冲幅度比

应优于0.95~1.05

2048kbit/s输入口输入阻抗标称值为75欧（同轴），120欧（对称）。

输入阻抗特性应符合表3.3.1.6-2。

表3.3.1.6-22048kbit/s输入口输入阻抗特性

相应于标称比特率频率（2048kHz）的百分数

回波损耗

2.5%~5%（51.2kHz~102.4kHz）

≧12dB

5%~10%（102.4kHz~2048kHz）

≧18dB

100%~150%（2048kHz~3072kHz）

≧14dB

3.3.1.7光纤类型与工作波长选用

1）光纤类型

本期工程新建光缆的光缆选用24芯OPGW光缆，光纤类型：

G.652。

2）工作波长

G.652光纤同时支持1310nm和1550nm工作波长。

北湖站-宁厂站、北湖站-接庄站选用1310nm工作波长。

3.3.2支撑系统

3.3.2.1网络管理及监控系统

（1）网络管理

网络管理系统由网络管理级系统（NMS）和网元管理级系统（EMS）组成。

子网管理级系统（SMS）是NMS的子层。

本地维护终端（LCT）主要用于SDH系统设备安装初始化，作为辅助管理设备，也可对SDH设备进行日常维护管理。

网络管理系统一般要求及功能

1）子网管理级系统

A．一般要求

⏹硬件平台由服务器、工作站/图形用户接口（GUI）、打印机、数据通信设备（如路由器）等组成，软件平台支持开放型Unix等操作系统。

⏹具有远端接入能力，支持多用户操作，人机接口为WIMP方式。

⏹具有高可靠性，通过采用多服务器、系统备份、DCN冗余等方法提高系统的可靠性。

⏹系统容量可扩展，系统硬件可扩充。

⏹能够管理本公司的所有EMS和SDHNE。

⏹具有数据通信管理能力。

⏹具有Qx和Q3接口。

B.系统功能

⏹具有故障管理、配置管理、性能管理、计费管理和安全管理等最基本的功能。

⏹故障管理除支持面向网元层的管理功能外，还具有告警综合功能、故障定位功能。

⏹配置管理除支持面向网元层的管理功能外，还支持EMS数据上载及NMS/SMS软件下载功能。

⏹性能管理除支持面向网元层的管理功能外，还支持网络性能数据相关分析和过滤处理，网络性能数据汇集和趋向分析。

⏹计费管理面向网络层提供与通道有关的数据，并能显示打印。

⏹安全管理面向网络层进行操作者级别及权限设置、用户登录管理、日志管理、口令管理、管理区域分配、用户管理及其他管理。

2）本地维护终端（LCT）

A.一般要求

⏹硬件平台由便携式计算机组成，软件平台应支持友好的用户图形界面。

⏹一般在NE上直接接入，支持F接口。

⏹具有EMS对单个NE管理的功能。

⏹对NE的管理或控制必须由EMS/SMS/NMS授权。

⏹本身的故障不得影响正常业务传输，在NE上的接入或退出，不影响正常业务传输。

B.基本功能

⏹LCT管理权限受上级网管系统支配，管理是面对单个NE设备，功能主要是故障管理、配置管理和性能管理。

C.网络管理系统的配置

本工程所有新上县级级光传输设备均纳入金乡县调原有网管系统管