牟家35kV变电站新建工程通信系统初步设计说明.docx
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牟家35kV变电站新建工程通信系统初步设计说明
检索号：
LP-T1147C-U01-01
广安牟家35kV输变电工程
光纤通信系统
初步设计
（送审版）
说明书及设备材料清册
四川蓝普电力工程设计咨询有限公司
资质证书编号：
A251007646
2011年12月
批准：
审核：
校核人：
编写：
1.
总的部分
1.1设计依据
1）本工程的设计合同。
2）广安牟家35kV输变电新建工程可研报告。
3）广安牟家35kV输变电新建工程可研审查意见。
4）国家及行业有关设计规程、规范、反措要求及强制标准。
1.2工程概况
见电气说明书前言部分说明。
1.3设计范围和原则
设计范围：
35kV牟家变电站至邻水110kV变电站光纤通信系统，以及35kV牟家变电站到广安地调和邻水县调的通信通道的组织的设计，包括光通信传输设备、站端设备、接入设备的配置。
本设计执行以下设计规程及标准：
《电力系统光缆通信工程初步设计内容深度规定》（DLGJ152-2000）。
中华人民共和国通信行业标准《同步数字系列（SDH）长途光缆传输工程设计规定》（YD5021-96）。
《脉冲编码调制通信系统网路数字接口参数》（GB7611-87）
《数字同步网接口要求》（GB/T15837-1995）
《同步数字体系信号的基本复用结构》（GB/T15940-1995）
《同步数字体系（SDH）光缆线路系统进网要求》（GB/T15941-1995）
《单模光纤光缆的特性》（G.652）
《数字接口的物理/电气特性》（G.703）
《同步数字体系（SDH）的网络节点接口》（G.707）
《传输设备管理的Q接口协议栈》（G.773）
《同步数字体系（SDH）复用设备建议的结构》（G.781）
光纤通信系统应具有传输话音、数据（调度自动化、继电保护、安全自动装置、计算机信息等）和图象（工业电视、图文传真等）等功能。
光纤电路应满足系统性能稳定可靠、经济实用、便于施工、有利于运行维护等方面的要求。
设备应选用质量高、功耗低、可靠、便于维护、适应性强和价格合理的定型产品。
光纤通信系统除应满足系统近期对信道的要求外，还应兼顾长远需求，以避免重复建设。
技术条件、性能指标应符合国家标准和国际有关建议。
1.4相关电力通信网现状
与牟家35kV变电站相关的已建光纤通信电路如下：
⑴广安电网现运行的光纤通信电路：
石马河110kV变电站—范家湾220kV变电站，电路传输速率为622Mb/s；
范湾220kV变电站—邻水县调，电路传输速率为2.5Gb/s；
范家湾220kV变电站—黄岩500kV变电站—代市220kV变电站—广安地调，电路传输速率为2.5Gb/s；
石马河110kV变电站—坛桐35kV变电站—合流35kV变电站—邻水110kV变电站—邻水县调，电路传输速率为155Mb/s；
⑵相关的电力通信现状见下图：
目前邻水35kV变配置了一套光通信设备，光通信通道接入邻水县调。
2.系统通信
2.1总体设计方案
主通信手段为光纤通信，辅助通信手段为市话。
35kV牟家变电站至35kV邻水变电站至邻水县调及广安地调采用光纤通信，开通数据和电话通道。
本工程接入系统一次推荐方案为：
将邻水变电站—合流变电站的35kV线路“π”接进牟家35kV变电站，沿牟家—“π”接点，“π”接点—邻水35kV线路，敷设1根16芯ADSS光缆，长度7km，在邻水变电站接续广安电力光纤通信网，即可形成牟家35kV变电站至广安地调及邻水县调的调度电话、自动化信息传输通道。
通信方案如下图所示：
2.2主要设计原则
本期35kV牟家变电站～35kV邻水变电站采用传输速率为155Mbit/s的STM－16同步数字传输系统（2.5G平台）；通过35kV邻水变接入邻水县调。
STM－1同步数字传输系统部分采用1＋1备份，自动切换。
光纤采用单模,1550nm窗口。
采用ADSS光缆，35kV线路ADSS光纤芯数为16芯。
电路指标及线路设计遵照部标、国标及国际电信联盟ITU－T的有关建议和报告。
2.3系统质量指标
传输性能指标主要有误码性能和抖动性能，性能指标按“中华人民共和国通信行业标准《同步数字系列（SDH）长途光缆传输工程设计暂行规定》（YD/T5095－2000）”执行。
SDH长途光缆传输系统的参考结构如图2-1所示。
2.3.1误码性能
国内6800km的假设参考电路误码性能要求要求见表2－1。
速率
（kbit/s）
2048
34368
155520
622080
ESR
1.63×10-3
3.06×10-3
6.53×10-3
待定
待定
SESR
8.16×10-5
8.16×10-5
8.16×10-5
8.16×10-5
8.16×10-5
BRER
8.16×10-6
8.16×10-6
8.16×10-6
4.08×10-6
4.08×10-6
表2-16800km数字通道的误码指标
2.3.2抖动性能
2.3.2.1SDH网路接口和数字段接口性能（测试时间为60s）要求见表2-2、表2-3。
SDH网路输入输出口的抖动和漂移容限符合表2-2的要求。
数字段输入输出口的抖动和漂移容限符合表2-3的要求。
速率
限值
测量滤波器参数
（kbit/s）
B1UIp-p（f1～f4）
B2Uip-p（f3～f4）
f1（Hz）
f3（kHz）
f4（MHz）
155520
1.5
0.15
500
65
1.3
622080
1.5
0.15
1000
250
5.0
1.5
0.15
5000
1000
20
表2-2SDH网路输出口最大允许输出抖动
速率
限值
测量滤波器参数
（kbit/s）
B1UIp-p（f1～f4）
B2Uip-p（f3～f4）
f1（Hz）
f3（kHz）
f4（MHz）
155520
0.75
0.15
500
65
1.3
622080
0.75
0.15
1000
250
5.0
0.75
0.15
5000
1000
20
表2-3数字段输出口最大允许输出抖动
2.3.2.2SDH设备的抖动
（1）SDH设备的网路STM-N输入口抖动和漂移容限，应符合图2-2和表2-4的要求:
f
STM等级
STM-1
STM-4
STM-16
UIp-p
A0（18μs）
2800
11200
44790
A1（2μs）
311
1244
4977
A2（0.25μs）
39
156
622
A3
1.5
1.5
1.5
A4
0.15
0.15
0.15
频
率
f0（Hz）
1.2×10-5
1.2×10-5
1.2×10-5
f12（Hz）
1.78×10-4
1.78×10-4
1.78×10-4
f11（Hz）
1.6×10-3
1.6×10-3
1.6×10-3
f10（Hz）
1.56×10-2
1.56×10-2
1.56×10-2
f9（Hz）
0.125
0.125
0.125
f8（Hz）
19.3
9.65
12.1
f1（Hz）
500
1000
5000
f2（kHz）
6.5
25
待定
f3（kHz）
65
250
待定
f4（kHz）
1.3
5.0
20
表2-4网路STM-N输入口抖动和漂移容限
（2）REG的抖动传递特性，应符合表2-5及图2-3的要求。
STM等级
类型
fc（kHz）
P（dB）
STM－1
A
130
0.1
B
30
0.1
STM－4
A
500
0.1
B
30
0.1
STM－16
A
2000
0.1
B
30
0.1
表2-5REG抖动传递特性
（3）GER和终端设备的线路STM-N输入口抖动容限应符合图2-4及表2-6的要求。
STM等级
类型
ft（kHz）
f0（kHz）
A1（UIp-p）
A2（UIp-p）
STM-1
A
65
6.5
0.15
1.5
B
12
1.2
0.15
1.5
STM-4
A
250
25
0.15
1.5
B
12
1.2
0.15
1.5
STM-16
A
1000
100
0.15
1.5
B
12
1.2
0.15
1.5
表2-6线路STM-N输入口抖动容限
（4）SDH的设备在PDH接口的抖动产生，应分别符合表2-7、表2-8的要求。
G.703接口
比特率
（kbit/s）
比特容限差
滤波器特性
最大峰－峰抖动
映射抖动
f1
f3
f4
高通
高通
低通
f1～f4
f3～f4
2048
±50×10－6
20Hz
20dB/dec
18kHz
20dB/dec
100kHz
-20dB/dec
注1
0.075UI
34368
±20×10－6
100Hz
20dB/dec
10kHz
20dB/dec
800kHz
-20dB/dec
注1
0.075UI
139264
±15×10－6
200Hz
20dB/dec
10kHz
20dB/dec
3500kHz
-20dB/dec
注1
注2
表2-7映射抖动规范
G.703接口
比特率
（kbit/s）
比特容限差
滤波器特性
最大峰－峰抖动
映射抖动
f1
f3
f4
高通
高通
低通
f1～f4
f3～f4
2048
±50×10－6
20Hz
20dB/dec
18kHz
20dB/dec
100kHz
-20dB/dec
0.4UI
注1
0.075UI
注1
34368
±20×10－6
100Hz
20dB/dec
10kHz
20dB/dec
800kHz
-20dB/dec
0.4UI
0.74UI
注2
0.075UI
注2
139264
±15×10－6
200Hz
20dB/dec
10kHz
20dB/dec
3500kHz
-20dB/dec
注3
注3
表2-8结合抖动规范
注1：
0.4UI限值对应于图2－5中（a）、（b）、（c）所示的指针测试序列，0.075UI限值对应于（a）、（b）、（c）、（d）所示的指针测试序列，T2>0.75s，T3＝2ms。
注2：
0.4UI限值对应于图2－5中（a）、（b）、（c）所示的指针测试序列，0.75UI限值对应于（d）所示的指针测试序列，0.075UI限值对应于（a）、（b）、（c）、（d）所示的指针测试序列，T2、T3数值待定（目前暂用T2＝34ms、T3＝0.5ms）,假设相反极性的指针调整在时间上很好地扩散。
注3：
数值待定，已建议的数值见注2。
2.3.2.3SDH/PDH边界抖动
（1）SDH信号在SDH/PDH边界处，仍应满足已有PDH网路的抖动性能要求。
（2）PDH网路接口的最大允许输出抖动，应符合表2-9要求。
速率
限值
测量滤波器参数
（kbit/s）
B1（UIp-p）
B2（UIp-p）
f1（Hz）
f3（kHz）
f4（MHz）
2048
1.5
0.2
20
18
100
34368
1.5
0.15
100
10
800
139264
1.5
0.075
200
10
3500
表2-9PDH网路接口最大允许输出抖动
（3）PDH网路接口的最大允许输出抖动符合YD/T5095规定8.22要求。
2.3.3电路可用性指标
参照YDV099-1998，电路可用性时间百分率定为99.99%。
2.3.4SDH光通信系统设计
系统设计主要包括光纤特性线路中继段长度计算、系统富余度核算，和根据系统传输速率、线路长度选择光纤传输带宽和衰减常数。
2.3.4.1系统传输速率
设备采用STM-16，传输速率为155Mbps;
2.3.4.2复用结构
图2-6复用结构图
2.3.4.3再生段长度计算
中继段长度的主要限制因素：
a.发送光功率，b.接收灵敏度，c.系统富余度，d.光纤传输衰减特性，e.光纤传输带宽。
因此中继段长度也可由这些因素来调整和确定。
如图2-7中继段示意图所示，中继段允许线路总衰减为：
图2－7中继段示意图
（1）光路衰减中继段长度计算采用式2-1。
（2－1）
（2－1）式中：
L——衰减受限再生段长度（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）；
∑Ac——S、R点间其它连接器衰减之和（dB）；
Af——光纤衰减常数（dB/km）；
As——光纤固定接头平均衰减（dB/km）。
本工程35kV牟家变－邻水变35kV线路长度7km，光缆长度8km（含站内引入光缆）；计算结果见2-10。
（2）光路色散限制中继段长度计算
光路色散限制中继段长度计算采用式2-2。
（2－2）
（2-2）式中：
L——色散受限再生段长度（km）；
Dmax——S、R间通道允许的最大总色散值（Ps/nm）；
D——光纤色散系数（Ps/nm.km）；
计算结果见表2-10。
项目
S-1.1
S-1.2
S-4.2
L-4.2
系统传输速率（Mbit/s）
155
155
622
622
工作波长（nm）
1430-1576
1430-1580
1430-1580
1480-1580
发送光功率（dBm）
-12
-13
-11
-3
光接收灵敏度（dBm）
-32
-32
-28
-28
光通道功率代价（dB）
1
1
1
1
光缆线路光功率余量（dB）
2
2
2
4
连接器衰减之和（dB）
1
1
1
1
固定接头接续损耗（dB/km）
0.05
0.05
0.03
0.03
光缆衰减常数（dB/km）
0.37
0.22
0.22
0.22
衰减受限中继段长度（km）
28.6
40
54
76
S、R间最大总色散值（ps/nm）
NA
NA
NA
*
光纤色散系数（ps/nm·km）
NA
NA
18
18
色散受限中继段长度（km）
NA
*
133
178
表2-10光中继距离计算表
NA表示不作要求
根据以上计算结果可见：
系统传输速率为155Mbit/s，光口采用S-1.2，光缆采用G.652光纤时，中继段长度主要受传输损耗和色散限制，最大中继段长度为40km。
本工程光缆长度8km，选用S-1.2光口即可满足要求。
（3）电路富余度计算
电路富余度采用式2-3进行计算，式中参数同式2-1，计算结果见表2－11。
（2－3）
项目
牟家变～邻水变
应用代码
S-1.2
传输速率（kbit/s）
155,020
工作波长范围（nm）
1430-1580
Ps（dBm）
-12
Pr（dBm）（BER≤10-12）
-32
Pp（dB）
1
L（km）
8
Ac（dB）
1
Af（dB/km）
0.37
As（dB/km）
0.03
Mz（dB）
14.8
表2-11光缆通信电路中继段富余度计算
2.4网管系统
本光纤通信线路接入邻水县电力光纤通信系统，本期工程不新配置网管系统。
3.光传输设备、PCM设备及光缆选型原则
3.1设备选型原则
由于通信设备的质量与电网的安全运行密切相关，所以必需选用高质量高效率的通信设备。
根据本电路的实际情况、设计原则和系统质量指标，参照ITU-T有关建议和国标规定，对系统各设备性能提出如下要求。
系统总体技术指标
传输速率：
155Mbit/s
工作波长：
1550nm
系统配置：
1＋1
系统可用性：
≥99.99%
系统具有勤务电话
系统具有告警和自检功能
设备可靠性：
光端机MTBF>20年
供电电源：
交流（AC）220V±10%
直流（DC）-48V±10%
环境条件：
温度:
0℃～+45℃（保证指标）,－10℃～+50℃（可工作）相对湿度：
25℃时90％
3.2SDH/MSAP设备选型技术要求
3.2.1STM-1光接口
ADM设备STM-1光接口参数应满足表3-1的要求。
项目
短距离
应用代码
S－1.2
传输速率（kbit/s）
155,020
工作波长（nm）
1430－1580
最大RMS谱宽（nm）
－
最大-20dB谱宽（nm）
<1.0
最小消光比（dB）
10
最小边模抑制比（dB）
30
平均最大发射功率（dB）
-8
平均最小发射功率（dB）
-15
最大色散（ps/nm）
NA
S点回波损耗（含活动接头）（dB）
24
S和R点间最大离散反射系数（dB）
－27
最差灵敏度（dBm）（BER≤10–12）
－28
最小过载点（dBm）
－8
最大光通道代价（dB）
1
R点最大反射系数（dB）
－27
表3-1光信道设备的主要技术参数见表
3.2.2ADM电接口主要技术参数
（1）总体技术要求：
应满足ITU-TG.703、G.704、G.708、G.709、G.825建议要求。
（2）保护比率：
1＋1
（3）交叉连接
SDH系统复接设备，应具有3级交叉连接功能，即VC4、VC12（可由STM－1复用设备实现）和64kb/s（可由智能PCM终端设备实现），完全无阻塞交叉能力等效32×32VC-4（高阶）或128×128VC-12或等效的VC-3交叉能力（低阶）。
其群路和支路接口符合上述技术指标要求，交叉连接功能在监控管理主站由软件完成。
4.ADSS光缆主要技术要求
4.1光缆部分
ADSS的结构形式、机械物理性能应满足线路设计条件，满足线路途经地形、气象条件要求，应保证在设计寿命内，ADSS内部光纤安全稳定运行。
4.2光纤部分
（1）光纤的选型
本工程35kV牟家变-邻水35kV变采用16芯光纤，均为G.652光纤。
（2）G.652光纤
工作波长：
1550nm
模场直径：
8.6－9.5±0.7％μm
包层直径：
125±1μm
模场同心度偏差：
≤0.8μm
包层不园度：
≤2％
弯曲附加损耗：
≤0.5dB（1550nm、100圈）
衰减常数：
≤0.36dB（1310nm）
≤0.22dB（1550nm）
零色散波长范围：
1300－1324（nm）
最大零色散斜率：
0.093ps/（nm·km2）（1310nm）
色散系数：
≤3.5ps/（nm·km）（1288－1339nm）
≤18ρs/（m·km）（1575nm）
截止波长：
λc≤1250nm（在2m光纤上测得）
λcc≤1260nm（在2－20m光纤上测得）
λc≤1260nm（在22m光纤上测得）
偏振模色散（PMD）系数：
0.2ps/√km
5.站端说明及设备配置
根据可研报告及批复，结合邻水供电公司光网络和规划，本次工程将在35kV牟家变、邻水110kV变电站、邻水县调及广安地调增加设备和对原有设备扩容。
目前35kV牟家变电站通过邻水110kV变电站接入县调及地调，光设备采用1+1配置。
5.135kV牟家变电站
本期在牟家35千伏变新配1台2.5Gb/s光传输设备（内含2块155M光接口板），PCM接入设备一套，光传输设备电源采用站内电气一体化电源。
不单独设置通信机房，通信设备安装于主控楼内主控制室，新增一面综合配线柜（ODF48DDF40MDF100）。
5.2邻水110kV变电站
邻水变电站新增2块155M光接口板（对牟家），增加一个48芯光纤配线模块。
5.3邻水县调、广安地调
本工程邻水县调和广安地调已有PCM设备上新增相应接口板。
通信电源利用机房已有电源设备，本工程不作配置。
6.调度自动化部分
6.1调度关系
按照统一调度、分级管理的原则，35kV牟家变电站按综合自动化无人值班变电站建设，按照地区划分应归属邻水县调监控，调度权限属邻水县调和广安地调。
为满足调度远方监控和变电运行需要，35kV牟家变电站电站微机监控系统应满足邻水县调及广安地调的相关规定，通信和综合自动化信息必须组织回邻水县调和广安地调。
6.2远动组织
远动通道采用光纤通道。
6.3远动信息内容
由于本变电所采用微机监控综合自动化系统，故不单设RTU。
本所至调度端的通信为光纤通信，根据《地区电网调度自动化设计技术规程》（DL/T5002-2005）及《35kV～110kV无人值班变电所设计规程》（DL/T5103-1999）的有关内容规定，牟家35kV变应向调度端发送的遥测、遥信、遥控、遥调信息如下：
⑴遥测量
主变压器有功功率、无功功率、有功电度、无功电度。
35kV线路有功功率、无功功率、有功电度、无功电度。
10kV线路有功功率、无功功率、有功电度、无功电度。
10kV电容器无功功率、无功电度。
⑵遥信量
变电站事故总信号。
主变压器各侧所有断路器位置信号。
35kV线路所有断路器位置信号。
10kV线路、电容器所有断路器位置信号。
全站所有反映运行方式的隔离开关位置信号。
主变压器分接头位置信号。
35kV线路保护动作、重合闸动作信号。
10kV线路保护动作、重合闸动作信号。
10kV电容器保护动作信号。
主变压器保护动作信号。
⑶遥控量
主变压器各侧断路器、有载调压分接头。
35kV线路断路器。
10kV线路、电容器断路器。
主变压器中性点刀闸。
6.4电能量计费系统
本站本期工程无电能量计量关口点，在需要计量处配置0.5S级数字式多功能电度表。
站内电能量采集装置用于采集、处理、存储全站电能量数据并向远方主站进行远传组织，电能量数据上传应同时支持调度数据网络传输方式和专线拨号方式。
电能采集装置在当地以串行通信方式接入变电站微机监控系统，由变电站微机监控系统实现电能采集装置的当地后台功能包括显示和报表打印等。
本期在35kV牟家变电站35kV出线增加2只考核电度表，电表采用0.5S精度等级有无功双向电度表，10kV各出线考核计量点分别新增1只0.5S电能量表，新增电度表安装于10kV开关柜上，新增1套电能量采集装置。
邻水变及河流变3
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