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[摘 要]通讯系统是集控站安全、可靠运行的保障，也是电网的神经系统，以保证孤岛电网运行稳定、降低维护成本为目的，从“优化调整光通讯设备、完善通讯光纤网络拓扑结构、规范通讯电源接线方式、提高通讯系统抗雷击、抗电磁干扰能力、加强变电站通讯系统的维护及管理”五方面着手，对提高孤岛电网集控变电站通讯系统的可靠性进行研究和设计。
[关键词]集控 通讯系统 可靠性
中图分类号：U48 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）09-0072-01
當前孤岛供电管理区集控站建设工程正在如火如荼的进行中，其建成后，将以调度自动化系统的远程工作站方式实现对变电站的远程集中监控操作，达到 “五遥”功能。通讯系统是集控站安全、可靠运行的保障，也是电网的神经系统。随着孤岛电网的自动化、智能化程度的显著提高，对通讯系统的宽带化、可靠性提出了更高的要求。
一、优化调整光通讯设备
孤岛供电管理区所辖变电站原有通讯系统均采用GF155-05M型光端机，投产日期为2004年7月，距今已运行10年，设备老化严重、板件损坏情况不断增加，且本体存在缺陷。
GF155-05M型光端机为节点型，变电站光端机以星型或分支链路结构形式接入电力光传输网络。此类光端机如果在光纤通道中发生通讯不畅，则两边均会不断向这一端询问回应，形成：询问—中断—记录—中断—询问的死循环，导致GF155-05M型光端机中记录询问结果的内存ROM被占满，使程序跑死，进而死机。同时，该GF155-05M型光端机在电源输入中断时，其内部存储配置信息ROM将迅速失电，导致内部配置信息丢失。
孤岛区调是电网通讯中枢，其采用的GF155-05M型光端机通讯带宽仅为155M。带宽过窄，不能满足集控站改造后因视频、音频接入而激增的光端机传输带宽需求。
为解决上述问题，我们进行了以下改造：
1.将35kV无人值守变电站的光端机统一更换为华为Metro 1000型。
2.将孤岛区调所用光端机更换为华为OSN2500型。
二、完善通讯光纤网络拓扑结构
为提高通讯光纤网络可靠性，满足信号传输要求，我们对孤岛电网通讯光纤网络拓扑结构进行了完善。变电站光纤传输通道升级改造，对原有设备进行优化调整，建成部分双向保护通讯。内容如下：
1.将所有通讯光端机由节点型更换为点对点型。
2.建设光缆通道，将重点通信链路拓扑结构升级为环式，形成孤五变、孤三变、孤二、孤岛供电管理区调度通道自愈环路保护。
三、规范通讯电源接线方式
为规范管理区无人值守集控变电站通讯电源接线方式，我们进行了统一设计：通讯设备（光端机）的电源输入直接接入直流屏；在通讯设备（交换机）之前加装新式逆变电源，逆变电源输入来自直流屏和交流屏。逆变电源采用交流主供型，在交流输入时，处于交流输出，当交流输入故障时自动切换到逆变输出。逆变电源容量统一选择为3kVA，将原无人值守变电站的交直流屏分开，二者独立设置。无人值守集控变电站原蓄电池容量均仅为30AH，容量过小，我们将蓄电池统一更换为12V一节，容量选为100AH。
四、提高通讯系统抗雷击、抗电磁干扰能力
变电站通讯系统由于接口众多，电气连接点多面，加之运行环境较为恶劣，电磁干扰严重。这些电磁干扰进入变电站内的通讯系统，就可能引起系统通讯不正常，乃至损坏，并普遍存在着全站失电后恢复送电时由于电磁冲击导致通讯光端机死机的问题。
针对以上问题，我们分别提出了三项解决方案：
1.设计通讯系统三级式防浪涌保护
雷电侵入通讯系统主要是从站用变传入经由交流母线进入直流屏，并进入二次设备，同时经交流母线分散到各用电设备。为防止雷电波浪涌导致通讯光端机电源板件损坏，我们设计了通讯系统三级式防浪涌保护。
1.1第一级保护
采用德国盾牌DBM1255型电源防浪涌保护器。其交流最大持续工作电压（UC）为255V，电压保护水平（UP）≤2.5kV，响应时间（tA）≤100ns，它是单相的浪涌保护器，平时工作指示牌为绿色，放电后为红色。
1.2第二级保护
采用德国盾牌DGMTT385FM型电源防浪涌保护器。其交流最大持续工作电压（UC）为385V，雷电冲击电流（10/350μs）（Iimp）为50kA，电压保护水平（UP）≤1.5kV，平时工作指示牌为绿色，放电后为红色。
1.3第三级保护
采用德國盾牌DRM4P255型电源防浪涌保护器。其交流最大持续工作电压（UC）为400V，雷电冲击电流（10/350μs）（Iimp）为50kA，电压保护水平（UP）≤1kV，平时工作指示牌为绿色，放电后为红色。
2.通讯电源交流延时送电装置的设计
通讯系统交流延时送电装置在全站失电后恢复送电时经延时30s切换回交流输入，解决电磁冲击导致光端机死机的问题，降低通讯系统故障发生率，提高通讯系统的运行可靠性。
2.1工作过程：
交流输入正常时：空气开关KK1、KK2、KK3、KK4闭合，时间继电器线圈通电，常开接点位于闭合位置，给SSR固态继电器输入端加上交流220V电压；SSR固态继电器导通，使逆变电源利用交流220V输入，处于失电工作状态交流输入故障时：空气开关KK1、KK2、KK3、KK4闭合，时间继电器线圈失电，常开接点断开， SSR固态继电器输入端失去电压；SSR固态继电器关断，逆变电源瞬时切换至直流220V输入，处于逆变工作状态交流输入恢复正常时：空气开关KK1、KK2、KK3、KK4闭合，时间继电器线圈通电，常开接点经30s延时后闭合，给SSR固态继电器输入端加上交流220V电压；SSR固态继电器导通，使逆变电源切换回交流220V输入，处于市电工作状态。
3.通讯系统抗电磁干扰的技术设计
为提高无人值守集控变电站通讯系统抗电磁干扰的能力，我们利用接地和屏蔽技术从以下几个方面入手：
（1）保护柜屏和继电保护装置本体增设有专用的接地端子，微机型保护装置和收发信机机箱构成良好的电磁屏蔽体，并可靠连接至等电位接地网的铜排上。
（2）微机型继电保护装置所有二次回路以及自动化系统输入、输入回路的电缆均改用屏蔽电缆。
（3）对通讯电缆屏蔽层一点接地。
（4）通讯设备的保护接地与工作接地合用一组接地体；通信设备各直流电源的正极在电源设备侧均直接接地。
（5）变电站通讯设备和综自设备间通讯接口均常用为RJ45接口，在RJ45接口处加装信号型SPD，以降低电磁干扰对通讯设备的影响。
五、加强变电站通讯系统的维护及管理
在日常巡视工作中注意检查通讯光端机的运行情况，对光端机进行灰尘清扫等工作，优化光端机的运行环境，减少环境对光端机的影响，提高光端机运行质量，减少缺陷的发生。
建立无人值守集控变电站通讯系统设备台账，涵盖了设备型号、投产时间、故障记录、维修记录、故障原因分析五个方面，做到了面面俱到。同时我们通过对以往通讯故障的总结，了解了通讯故障发生的常见原因和解决方法，为今后的工作打下了坚实基础。
六、结束语
通过实施以上五项措施，孤岛供电管理区所辖的无人值守集控变电站通讯系统运行可靠性的得到了极大提高。降低了变电站通讯系统的维护成本，保障了无人值守变电站与调度的通讯通道畅通，保证了电网运行安全稳定。
作者简介
马怀（1978-），男，山东东营人，胜利石油管理局电力管理总公司孤岛供电管理区经济师。
[关键词]集控 通讯系统 可靠性
中图分类号：U48 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）09-0072-01
當前孤岛供电管理区集控站建设工程正在如火如荼的进行中，其建成后，将以调度自动化系统的远程工作站方式实现对变电站的远程集中监控操作，达到 “五遥”功能。通讯系统是集控站安全、可靠运行的保障，也是电网的神经系统。随着孤岛电网的自动化、智能化程度的显著提高，对通讯系统的宽带化、可靠性提出了更高的要求。
一、优化调整光通讯设备
孤岛供电管理区所辖变电站原有通讯系统均采用GF155-05M型光端机，投产日期为2004年7月，距今已运行10年，设备老化严重、板件损坏情况不断增加，且本体存在缺陷。
GF155-05M型光端机为节点型，变电站光端机以星型或分支链路结构形式接入电力光传输网络。此类光端机如果在光纤通道中发生通讯不畅，则两边均会不断向这一端询问回应，形成：询问—中断—记录—中断—询问的死循环，导致GF155-05M型光端机中记录询问结果的内存ROM被占满，使程序跑死，进而死机。同时，该GF155-05M型光端机在电源输入中断时，其内部存储配置信息ROM将迅速失电，导致内部配置信息丢失。
孤岛区调是电网通讯中枢，其采用的GF155-05M型光端机通讯带宽仅为155M。带宽过窄，不能满足集控站改造后因视频、音频接入而激增的光端机传输带宽需求。
为解决上述问题，我们进行了以下改造：
1.将35kV无人值守变电站的光端机统一更换为华为Metro 1000型。
2.将孤岛区调所用光端机更换为华为OSN2500型。
二、完善通讯光纤网络拓扑结构
为提高通讯光纤网络可靠性，满足信号传输要求，我们对孤岛电网通讯光纤网络拓扑结构进行了完善。变电站光纤传输通道升级改造，对原有设备进行优化调整，建成部分双向保护通讯。内容如下：
1.将所有通讯光端机由节点型更换为点对点型。
2.建设光缆通道，将重点通信链路拓扑结构升级为环式，形成孤五变、孤三变、孤二、孤岛供电管理区调度通道自愈环路保护。
三、规范通讯电源接线方式
为规范管理区无人值守集控变电站通讯电源接线方式，我们进行了统一设计：通讯设备（光端机）的电源输入直接接入直流屏；在通讯设备（交换机）之前加装新式逆变电源，逆变电源输入来自直流屏和交流屏。逆变电源采用交流主供型，在交流输入时，处于交流输出，当交流输入故障时自动切换到逆变输出。逆变电源容量统一选择为3kVA，将原无人值守变电站的交直流屏分开，二者独立设置。无人值守集控变电站原蓄电池容量均仅为30AH，容量过小，我们将蓄电池统一更换为12V一节，容量选为100AH。
四、提高通讯系统抗雷击、抗电磁干扰能力
变电站通讯系统由于接口众多，电气连接点多面，加之运行环境较为恶劣，电磁干扰严重。这些电磁干扰进入变电站内的通讯系统，就可能引起系统通讯不正常，乃至损坏，并普遍存在着全站失电后恢复送电时由于电磁冲击导致通讯光端机死机的问题。
针对以上问题，我们分别提出了三项解决方案：
1.设计通讯系统三级式防浪涌保护
雷电侵入通讯系统主要是从站用变传入经由交流母线进入直流屏，并进入二次设备，同时经交流母线分散到各用电设备。为防止雷电波浪涌导致通讯光端机电源板件损坏，我们设计了通讯系统三级式防浪涌保护。
1.1第一级保护
采用德国盾牌DBM1255型电源防浪涌保护器。其交流最大持续工作电压（UC）为255V，电压保护水平（UP）≤2.5kV，响应时间（tA）≤100ns，它是单相的浪涌保护器，平时工作指示牌为绿色，放电后为红色。
1.2第二级保护
采用德国盾牌DGMTT385FM型电源防浪涌保护器。其交流最大持续工作电压（UC）为385V，雷电冲击电流（10/350μs）（Iimp）为50kA，电压保护水平（UP）≤1.5kV，平时工作指示牌为绿色，放电后为红色。
1.3第三级保护
采用德國盾牌DRM4P255型电源防浪涌保护器。其交流最大持续工作电压（UC）为400V，雷电冲击电流（10/350μs）（Iimp）为50kA，电压保护水平（UP）≤1kV，平时工作指示牌为绿色，放电后为红色。
2.通讯电源交流延时送电装置的设计
通讯系统交流延时送电装置在全站失电后恢复送电时经延时30s切换回交流输入，解决电磁冲击导致光端机死机的问题，降低通讯系统故障发生率，提高通讯系统的运行可靠性。
2.1工作过程：
交流输入正常时：空气开关KK1、KK2、KK3、KK4闭合，时间继电器线圈通电，常开接点位于闭合位置，给SSR固态继电器输入端加上交流220V电压；SSR固态继电器导通，使逆变电源利用交流220V输入，处于失电工作状态交流输入故障时：空气开关KK1、KK2、KK3、KK4闭合，时间继电器线圈失电，常开接点断开， SSR固态继电器输入端失去电压；SSR固态继电器关断，逆变电源瞬时切换至直流220V输入，处于逆变工作状态交流输入恢复正常时：空气开关KK1、KK2、KK3、KK4闭合，时间继电器线圈通电，常开接点经30s延时后闭合，给SSR固态继电器输入端加上交流220V电压；SSR固态继电器导通，使逆变电源切换回交流220V输入，处于市电工作状态。
3.通讯系统抗电磁干扰的技术设计
为提高无人值守集控变电站通讯系统抗电磁干扰的能力，我们利用接地和屏蔽技术从以下几个方面入手：
（1）保护柜屏和继电保护装置本体增设有专用的接地端子，微机型保护装置和收发信机机箱构成良好的电磁屏蔽体，并可靠连接至等电位接地网的铜排上。
（2）微机型继电保护装置所有二次回路以及自动化系统输入、输入回路的电缆均改用屏蔽电缆。
（3）对通讯电缆屏蔽层一点接地。
（4）通讯设备的保护接地与工作接地合用一组接地体；通信设备各直流电源的正极在电源设备侧均直接接地。
（5）变电站通讯设备和综自设备间通讯接口均常用为RJ45接口，在RJ45接口处加装信号型SPD，以降低电磁干扰对通讯设备的影响。
五、加强变电站通讯系统的维护及管理
在日常巡视工作中注意检查通讯光端机的运行情况，对光端机进行灰尘清扫等工作，优化光端机的运行环境，减少环境对光端机的影响，提高光端机运行质量，减少缺陷的发生。
建立无人值守集控变电站通讯系统设备台账，涵盖了设备型号、投产时间、故障记录、维修记录、故障原因分析五个方面，做到了面面俱到。同时我们通过对以往通讯故障的总结，了解了通讯故障发生的常见原因和解决方法，为今后的工作打下了坚实基础。
六、结束语
通过实施以上五项措施，孤岛供电管理区所辖的无人值守集控变电站通讯系统运行可靠性的得到了极大提高。降低了变电站通讯系统的维护成本，保障了无人值守变电站与调度的通讯通道畅通，保证了电网运行安全稳定。
作者简介
马怀（1978-），男，山东东营人，胜利石油管理局电力管理总公司孤岛供电管理区经济师。