摘要：近年来非洲各国都在加强民生基础建设加，而其中电网工程不可或缺。安哥拉在非洲属于经济发展较好的国家，具有一定的代表性，本文以安哥拉本格拉省电力系统项目为例，变电站通信组网方式按照我国标准进行设计，通过对该项目电力网络建设过程中及运营后电力系统通信的合理性进行分析，为今后的类似工程项目作出参考。
安哥拉由于历史原因，电力系统通信网络的建设不够完善，也没有相应的规范标准，该国自身的工程能力不足。因此欧、美、亚其它国家的大型工程公司均进入安哥拉市场，为该国进行电力网络的基础建设，同时也引入各国的标准规范，导致各个区域变电站的设计风格不同，主要设备品牌参数不同，也给后期的电力调度中心组网造成了一定的困难。
关键词：电力系统通信；光纤通信；组网方式；调度中心。
电力系统通信是电网建设的重要组成之一，为电力系统的运维和管理提供通信需求。电力系统为了保障电网的安全、经济、质量，及时地处理和防止系统事故，就要求建立调度中心，集中管理、统一调度，建立与之相适应的通信系统。因此电力系统通信是电网实现调度自动化和管理现代化的基础，是确保电网安全、经济调度的重要技术手段。
变电站的系统划分，一般分为一次系统、二次系统和通信系统三大部分，是按照设备主要功能进行划分的。变电站一次系统，指直接生产、输送、分配和使用电能的设备，主要包括变压器、高压断路器、隔离开关、互感器（电流互感器、电压互感器）、母线、避雷器、避雷针、电容器、电抗器等。变电站二次系统，指对一次设备和系统的运行工况进行测量、监视、控制和保护的设备，它主要由包括继电保护装置、自动装置、测控装置、计量装置、自动化系统以及为二次设备提供电源的直流设备，综合理解为（SCADA）数据采集与监视控制系统。变电站通信系统，分为站内和站外两部分，站内通信是为站内的各种二次设备之间信号及数据提供交换及路由，保证二次系统的正常工作；站外通信是将各级变电站与调度中心连通，形成网络，达到远距离接收信号数据及控制的目的。
变电站电力系统通信示意图
上图体现了变电站各级设备间的通信方式，本文将重点分析站外通信方式的合理性。
1、电力系统通信的主要内容
1、电话，各变电站与调度中心之间的语音联系；
2、远动和数据信号，调度中心对各变电站运行状态的检测及控制；
3、保护信号，调度中心对各变电站主要设备的保护信号的检测及控制；
4、传真，各变电站与调度中心之间的文件传输；
5、计算机通信，各变电站与调度中心之间的网络通信；
6、系统运行状态图像信息，在调度中心对所管辖的各级变电站的运行状态进行图像显示；
7、视频（监控）图像实时传输；
8、其它各类信息信号。
随着调度自动化和科技水平及管理要求的不断提高，所需传输的信息内容还在不断增加。
2、电力系统通信的种类及成本分析
常用的通信方式有以下几种，且各种通信方式的特性及使用方式均不同，详见下表。
通信方式的种类及特性
随着科技的发展及对电力质量和安全的要求，目前我国电网通信系统应用较多的是光纤通信；电力载波和微波通信则在经济较为落后的地区还在使用；卫星通信较为特殊，在电力通信系统中极少使用，本文将不做分析。
有线通信可分为两种，光纤和电力载波。以如今的通信技术，光纤通信能满足变电站（调度中心）的通信带宽和传输速率的所有需求，但造价高，且对于特殊地理条件的变电站来说施工难度大。电力载波通信，利用架设的电力电缆进线通信，无线路成本，但通信带宽小，传输速率低，能满足基本的信号、语音传输。
无线通信种类较多，原理上是采用射频电波或光波的方式进行信号传输。变电站的通信网络运用方式可分为自建和租赁（借用）两大类。自建无线基站，可同时与多个站点进行数据传输不需要中转，前期投入远低于光纤通信，可根据设备的配置进行带宽的大小选择，可满足变电站的所有通信需求。SIM卡4G/5G和2M信道租赁，该功能是通过电信运营商的无线基站，可与有手机信号的所有变电站进行通信，不受距离限制，仅收发端需要安装设备。两种方式的区别在于，SIM卡服务相当于一个手机终端，网速及带宽受到同时使用用户数的影响；而2M信道租赁则是使用电信运营商的专用信道，与同时使用用户数无关。SIM卡4G/5G和2M信道租赁，由于均是利用了电信运营商的网络，因此会受运营商的制约和影响。
3、案例分析及电力系统通信方式的选择
在做变电站设计时，设计人员需要考虑该变电站在电网中的级别，按照从调度中心开始，逐级往下到终端站。终端站因为仅需要传输本站的信号至上级站，因而所需的带宽最少；上级站除了需要传输本站的型信号外，还需要有额外的带宽满足下级站的需求。因此，变电站所需的带宽与该变电站的级别及地理位置有关，不能一概而论。
案例一：
下图安哥拉本格拉省法尔塔市新建Baia Farta 60/30kV变电站，以此为例进行说明。
上图中，分别为既有220/60kV变电站A和新建60/30kV变电站B。既有站A中有光纤通信设备，新建B站也按照光纤通信的方式接入A站。由于A站是220kV，可下接5座60kV变电站，且地处内陆，靠近市区，所需的通信带宽大于所有下挂60kV变电站，采用光纤设备通信合理。而新建B站也采用光纤通信的方式接入A站，但由于新建B站地处沿海，从规划上属于末端站点，且站内一次设计无预留60kV出线间隔，没有下挂其他站点的需求，因此新建B站的通信带宽仅需满足该站本身的需求，采用光纤通信虽然没有问题，但采用其它通信方式也能满足该站点的通信需求，实际上造成了资源的浪费。
另外，新建站B因为采用了光纤通信的方式，因此站内主保护也采用了光纤差动保护。但是由于既有A站的保护设备品牌相比国内不常见，无法兼容B站设计时所采用的保护设备型号，给施工和采购造成了一定的困难，进一步加大了施工成本。
案例二：
下图安哥拉本格拉省洛比托市新建Lobito 60/30kV和Cabrai’s 60/30kV变电站，以此为例进行说明。
上图中，分别为既有Quileva 220/60kV变电站A，新建Lobito 60/30kV变电站B和Cabrai’s 60/30kV变电站C，既有站A中有光纤通信设备。新建站B地处沿海，性质上也属于终端站，本身所需带宽较小，但由于该站点后期拟建调度中心，因此实为既有站的上级站，此处采用光纤通信方式合理。
新建站C地处内陆，但变电站高压侧仅预留有一个出线间隔，后期只可能下挂一座新建站，两处站点的总带宽不大，C站采用光纤通信方式较为富裕，也可采用其它类型的通信方式进行组网。
案例三：
下图安哥拉本格拉省卡通贝拉市新建PDIC-Ⅱ 60/30kV变电站，以此为例进行说明。
A、B均为既有60/30kV变电站，C站为新建PDIC-Ⅱ 60/30kV变电站，位于两站之间，需要在既有的60kV线路上进行π接，设计人员按照国内一般做法，对C站采用了光纤通信（图中虚线）的方式，但A、B两站之间并未采用光纤通信，因此完工后在π接点只能预留下光纤接头，无法进行下一步的接入工作。由于C站仅使用了光纤通信设备，无其它通信设备，因此C站无法与A、B两站进行通信传输，站内光纤通信设备无法投入使用。
设计人员采用光纤通信，是由于业主方的意见，为以后接入调度中心做预留，但调度中心的通信网络需要统一规划，当若干年后开始实施时，此时所预留的设备并不一定合适，也会造成一定的资源浪费。
结语
通过以上案例可以看出，虽然光纤通信目前为止是最好的通信方式，但对于具体项目而言并不一定合适。做项目设计时该根据实际的项目情况和条件，灵活选择满足实际需求的通信方式，例如无线微波射频、运营商2M信道租赁、4G/5G（SIM卡）等，既能满足项目需求，也能节省成本。
参考文献：
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[3]卞宝银，李秀彩，黄鑫.变电站无线通信模型研究及应用分析[J].电气应用，2015.
论文作者:刘兵
论文发表刊物:《基层建设》2019年第20期
论文发表时间:2019/9/20
标签：变电站论文; 通信论文; 光纤通信论文; 方式论文; 安哥拉论文; 设备论文; 电力系统论文; 《基层建设》2019年第20期论文;