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巴西输电公司数量众多,资产分布、经营管理架构、地域分布关系复杂。巴西输电业务数据网路组织主要以各输电机构为主体规划建设,各输电项目需要充分利用电网和公网资源等自行灵活组织业务数据通道,自行组织通信同步业务,满足规范及合同等规定。巴西电力调度中心未直接统一管理全部各层级电力业务数据网络,未建设全国范围的数据容灾中心,未开展电力通信频率同步和时间同步网建设工作[11-12]。
2.2.3 技术规程及标准
电力通信业务包括:语音业务、数据业务、视频业务和多媒体业务4种,按照功能分为生产控制和管理信息两大类,对通信可靠性、安全性、实时性方面的需求不同。生产控制包括线路继电保护、调度自动化、安稳系统、电能量计量系统、电力市场运营系统等。管理信息类典型业务包括雷电定位监测系统、变电站视频监视系统、视频会议系统和行政电话等。中国典型的国网公司电力通信业务性能见表3[3-5]。
巴西电网规程(Grid Procedures Book)(包含26部分)是ONS与输电机构共同编制,由ANEEL批准后执行,共同规范输电网设计建设和运行。其中,规程2.6、2.7和13分别规范输电网保护/通信系统、调度自动化监控系统、通信系统等基本技术性能。该规程将语音和数据业务的通信通道划分为3个等级,即:1)A类通道,延迟小于140 ms,抖动小于20 ms,数据包丢失小于1%,可用率99.98%,不可用时间不超过1 h 45 min/12月,至少使用2条不同且独立的通道,每条通道可用率不低于99%。2)B类通道,可用率99%,不可用时间不超过87 h 36 min/12月。3)C类通道,可用率95%,不可用时间不超过438 h/12月。此外,巴西技术标准协会(Associação Brasileira de Normas Técnicas,ABNT)标准,IEC、IEEE 有关标准、ITU-T有关建议等也是输电工程通信系统参考的最低标准。若投运的输电系统未满足上述通信可用性要求,输电机构将收到ONS通知,并受到ANEEL处罚。巴西各输电公司通常制定各自公司企业标准[7,9-10]。此外,针对各输电工程,ANEEL发布的工程招标文件和业主及EPC承包商合同等,具有最高优先级[2]。总体而言,中国国家电网公司执行的通信专业标准高于巴西执行的技术标准。
表3 典型中国输电工程通信业务性能要求
3 工程实施方案
分析特高压直流工程系统通信通道技术需求,提出优化的工程换流站间通信通道组织方案,包括:明确建设2条换流站间主、备通信通道、采用超长距光纤技术、优化通信业务和链路配置方案、直流备用通道改造和组织、工程至调度端通道组织、通信同步等。
3.1 技术需求分析
特高压直流工程系统通信通道具有以下特点。1)通道需求数量多。一回特高压直流线路配置2 Mbit/s数字通道通常超过20个。2)通道传输距离长,通道组织复杂。通常沿直流输电线路建设SDH光传输电路主用通信传输通道。利用沿交流出线建设的光传输电路以及电网原有电路组织备用通信通道。各通道采用相互独立的通信设备及光缆路由。3)通道传输时延长。由于直流线路较长,站间直流控制保护信息通道需关注时延满足规程要求[3,16]。
3.2 换流站间通信通道数量
在中国,换流站间通信通道通常承载继电保护、安全稳定控制等重要业务的电力通信网须满足多方面性能要求:1)可靠性,包括延迟、抖动、数据丢包率、可用率等;2)冗余性,即任意2节点应至少有2条独立物理路由连通;3)满足N-1原则,并尽量满足N-2原则,即任意网络节点失效断开,应保持电力业务稳定运行,且其他节点不发生通信质量劣化和通道阻塞,在任意2网络节点断开时,尽量保证不影响其他节点的正常通信[3-5,16]。例如:国网公司特高压直流工程通常设置3条换流站站间光纤链路通信通道,传输直流控制保护等信号。例如,±800 kV宜宾–金华直流输电工程第1通道为宜宾换流站—复龙换流站—含山站、凤仪、双龙—金华换流站光缆链路;第2通道为宜宾换流站—板桥变、吴宁变—金华换流站;第3通道利用国网和网省公司已有链路组织。
巴西国家调度中心(ONS)颁布的电网规程2.6子章节中第8章规定:如有条件,高于345 kV线路保护主、备用通道应使用独立的物理通道,从而确保1条通道中断不会影响另一通道[6,10,17]。参考中国建设管理经验,结合巴西执行规范和通信通道组织实际情况,提出两换流站间建设2条物理独立的直流主、备通信通道方案。
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