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3.3 超长距光纤技术
近年来,中国特高压交直流输电网发展迅速,客观上推动同步建设的光纤通信工程中不断研究应用超长站距光传输技术[18-20]。提高光传输站距需要从改善损耗、色散、光信噪比多方面着手。
1)采用光放大器和受激布里渊散射抑制等技术(stimulated brillouin scattering,SBS)提升光输出功率;2)采用超低损耗光缆产品降低光损耗;3)通过色散补偿技术改善色散特性;4)采用拉曼放大器、前向纠错编码(forward error correction,FEC)技术或加强前向纠错编码(enhanced forward error correction,EFEC)技术改善系统光信噪比[18-20]。综合应用上述技术,中国电力专用光纤通信网中电力光纤通信中继距离不断提高,见表4[3-5]。
与中国相似,该特高压工程直流线路长度2518 km,超过世界上所有在运输电工程,跨越5个州,沿线大部分地区,尤其是北部亚马逊雨林地区地广人稀,自然条件恶劣,光纤通信中继站选址、建设和维护困难,因此,提高光通信中继距离、减少中继站数量的需求迫切[2,9]。综合考虑工程需求及巴西本地供货及施工能力现实情况,提出改善光纤传输特性的系统解决方案。1)优化光纤光缆选型。提出纤芯衰耗0.19 dB/km、48芯、2.5 Gbit/s单通道,OPGW光缆,采用2Mbit/s复用通道方式,优点是可利用传输带宽增加,中间复用环节少,降低通道传输时延,利用自愈环提高通信通道可靠性。2)改善光纤传输特性。综合应用前置放大(PA)、功率放大(BA)、拉曼放大(RFA)和遥泵(ROPA)等技术改善光纤损耗;采用掺饵光纤放大器(EDFA)与波长转换器配合改善功率和色散指标;采用前向纠错(FEC等)技术降低误码率。3)优化系统再生段长度计算。考虑衰减受限和色散受限长度,按照最坏值设计法优化再生段长度计算[21]。通过工程实地考察,综合考虑环境、征地、交通和电源等因素,沿工程直流线路同步建设OPGW光缆通道,采用8个中继站设置方案,中继站间距离在265~336 km之间。欣古换流站—里约换流站直流控制保护通道第一通道站点数量10个,时延约18 ms,满足技术规范要求。工程光缆和中继站设计建设方案可借鉴丰富的中国电力工程经验,同时,工程在巴西实施面临建设、施工技术和管理方面的挑战。为确保通信工程电路的顺利开通及稳定运行,工程建设将充分借鉴国内光缆熔接及施工等工艺,加强产品、施工等技术质量指导、管理和监控。
表4 中国输电工程超长距电力光纤通信中继距离
3.4 通信业务及其链路配置
中国高压直流工程送、受端换流站间通信通道传输的信息主要包括4类:1)直流系统控保信息;2)调度自动化信息;3)数据业务;4)话音信息。后3者数据业务通道要求与交流变电站基本相同[16]。直流控制保护信息通道要求与常规交流线路保护通道差别较大,是换流站系统通信设计的重点。直流控制保护站间通信系统主要包括两站极控、直流站控、直流保护和直流故障定位系统间通信,采用冗余配置。直流极控和保护信息通道数量设置需综合考虑如下情况。
1)直流极控和保护采用专用或共用通信链路。根据不同设计理念,直流极控和保护系统既可分别采用专用通道,也可共用通道。例如,天广、高肇和楚穗直流极控和保护采用独立通道,接入A和B主干通信网;兴安直流极控和保护共用站间通信通道,接入A和B主干通信网[16]。提出采用直流极控和保护共用站间主、备通信通道方案。
2)主、备通信通道切换。不同工程采用不同极控和保护主、备通信通道切换方式。通常,每极极控配置主、备两条冗余通信通道传送站间主用信号,可进行切换。高肇和兴安直流工程,直流保护执行主备通信通道切换方案。天广直流保护,每套直流保护配置独立的主、备站间通信通道,无需主、备用通道切换。提出采用直流保护主备通信通道切换方案。
3)信息复用或网络数据格式。直流控制保护信号接入电网主干通信传输网可采用不同方式:
①分插复用设备;②采用网络数据格式经路由器接入。天广、高肇和兴安直流工程采用前者;楚穗直流采用后者。提出直流控制保护信号的站间通信采用2 M电接口,接入SDH光纤通道传输方案。
综合考虑,工程OPGW共48芯光纤,自用4芯光纤,即辛古—里约站间通信采用2组SDH(1+0)通道,每组占用2芯光纤,共4芯。其余44芯光纤拟安排承担其他业务或对外出租。
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