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12水电站通信系统
第十二章水电站通信系统
12.1水电站通信系统的特点
通信系统不仅是水电站正常运行的可靠保障，也是电力系统对水电站调度的重要手段。
水电站通信具有系统可靠性要求高，通信方式多样化、传输的信息种类繁多等特点。
（1）可靠性要求高
水电站通信系统要求在任何情况下均能畅通无阻、安全可靠。
为此，水电站至电力系统调度部门之间，水电站至对端变电所之间及梯级调度所到各梯级电站之间，一般设置两种不同通信方式的通道，以确保通信系统的可靠。
（2）通信方式多样化
由于水电站通信包括电力系统通信、生产调度通信、生产管理通信等子系统，这此子系统之间不仅自成体系，而且又相互联系，因此根据各个子系统自身的特点、施工通信系统的现状及永久通信的要求、生产调度方式等采用不同的通信方式。
（3）信息种类繁多
水电站通信系统是一个综合通信网络，根据各个子系统的特点，电力系统通信不仅为电站提供语音通信，还需为水电站至电力系统调度部门之间提供远动、线路保护、安稳等数据信息传输通道。
水电站通信以语音通信为主，并为图像监控系统、火灾自动报警系统提供传输通道。
（4）适应各类接口
鉴于水电站通信方式多样化的特点，各个子系统大多具有SDH光纤、交换机等通信设备，电力系统通信还可能采用电力载波或数字微波等通信设备，站内还可能采用集群通信、无线接入、卫星等通信设备。
因此系统内各子系统之间的接口及对其相关专业接口相对较为复杂。
常用通信设备中继接口有2Mbit/s、4线E&M、二线环路等，用户接口有64Mbit/s、V.35、V.24等。
（5）设备布置相对集中
由于水电站通信需求容量不大，用户相对比较稳定，线路也不太长，大多采用直配方式，即从通信室到分线设备中间不经过任何交接设备而直接用电缆和明线连接。
因此中小型水电站只有一个通信机房，大型水电站有两个或两个以上的通信机房，以实现不同分区的功能。
12.2水电站通信系统的组成
水电站的通信主要包括水电站厂内通信、对外通信（包括对电力系统通信、对水利系统的通信及对公用系统的通信）、水情自动侧报系统通信、梯级水电厂及水电厂群的集中调度和集中管理通信及施工通信等以及航运通信。
主要传递的信息有调度电话、行政管理电话、会议电话和和会议电视信息、继电保护信号、远动信号、计算机数据信息及多媒体信息、水情自动测报系统信息、防汛及施工通信等。
随着调度自动化和生产管理水平的不断提高，所需传输的信息内容还将不断增加。
水电站厂内通信可包括：
厂内生产调度通信、厂内生产管理通信、厂内、厂区及生活区综合通信线路网络、厂内其他信息传输通信。
水电站的行政通信系统主要作为电站内部各行政管理部门之间以及电站与所在地区各有关单位之间的相互通信联系之用。
水电站的厂内生产调度通信是保证电厂可靠运行的主要环节，是厂内指挥生产的必需工具。
系统通信可包括：
至主管部门、调度部门之间的生产管理和生产调度通信及系统调度自动化数据通信；水电厂至出线对端变电所（站）或升压站之间的通信。
防汛通信可包括：
水利水电工程施工期间的防汛通信；防汛指挥通信；抗洪抢险通信。
对外通信可包括：
至当地电信局（所）之间的中继联络通信；与有关单位、部门之间的通信。
施工通信可包括：
工地内部的通信；工地对外的通信。
水力发电工程的通信方式可选择有线和无线通信方式。
有线通信方式有光纤通信和电力线载波等。
无线通信方式有微波中继、卫星、短波及超短波、移动通信等。
12.3对外通信系统
水电站对外通信主要包括电站与水库调度与管理部门、电力系统调度管理部门、公用电信部门之间的通信链路的规划。
12.3.1与水利系统的通信
水利系统各部门内部及各部门之间的最基本的通信业务是话音通信；各部门还需通过行政电话与水利系统外部电话联系，即与PSTN及其他行业专用通信网用户联接，还需利用行政电话完成传真和部分低速数据传输等业务。
各级防汛抗旱部门之间以及其与所在流域或区域内的防洪重点地区、大（中）型水库、重要闸站、重点防洪堤段、蓄滞洪区等需要通过调度电话建立迅速、方便、可靠的联系。
一般多租用电力系统或公用网线路或电路的方式。
12.3.2与电力系统的通信
电力系统通信主要是完成电站与电力系统主管部门、调度部门之间的生产管理和生产调度通信、调度自动化数据通信以及电站与出线对端变电所（站）或开关站之间的通信联系。
一般多采用沿电力线开设OPGW光纤通信或电力载波方式。
12.3.3与公用电信部门的通信
水电站与公用电信部门的通信主要是指电站交换机与电信公网交换机之间建立中继联络，以保证电站拨打国际国内长途电话。
一般多采用架（埋）设光纤线路开设小容量光纤通信或微波通信、扩频通信等方式。
12.4电站内部通信系统
12.4.1内部调度通信
水电站（厂）内调度通信是保证电厂生产和安全可靠运行的一个重要手段和主要环节。
利用电站内部调度通信系统，值班人员可以随时了解电站内主要设备的运行状况；发生事故时，值班人员利用它指挥各部门迅速排除故障；设备检修时，利用它通报设备检修情况并协调各部门的配合工作。
鉴于这些需求，内部调度通信系统的设置要求安全可靠、便于使用和维护。
水电站（厂）内调度通信系统一般选用生产调度总机作为主要调度通信手段。
生产调度总机的选择应根据电站的生产特点选用程控数字用户交换机，并配置自动语音录音装置。
生产调度总机容量的选择，原则上根据水电站装机容量和机组台数，同时要考虑电站自动化调度对通信的特殊要求及枢纽内各类生产用建筑物布置等因素。
调度交换机容量经以上各类因素综合比较后确定，并预留适当的余量。
也可按照表12.4.1的规定选择。
表12.4.1内部生产调度总机容量选择
水电厂总装机容量（MW）
25～250
250～750
750以上
生产调度总机容量（门或线）
20～60
60～100
100及以上
生产调度总机的布置在中央控制室附近的通信机房内，电话调度台可与中央控制室内的调度台结合布置，调度台可采用按键式或液晶触摸屏。
如调度台采用按键式操作面板，操作面板部分镶嵌在控制台的前沿台面上或者翻板上。
如控制台带侧翼，也可将调度台布置在控制台侧翼。
水电站厂内行政交换机和生产调度总机的用户分配情况可参见表12.4.2。
序号
装设地点
行政
电话
调度
电话
备注
序号
装设地点
行政
电话
调度
电话
备注
1
中央控制室
√
√
34
调压井
√
2
交接班室
√
35
警卫
√
3
载波机室
√
√
36
党委办公室
√
4
程控交换机室
√
√
37
厂长室
√
√
5
通信设备维修试验室
√
38
总工程师室
√
√
6
电气试验室
√
√
39
生产技术室
√
√
7
仪器仪表室
√
40
各运行生产部门
√
√
8
高压试验室
√
√
41
各电气调度部门
√
√
9
化学试验室
√
42
机械分场各部门
√
√
10
继电保护盘室
√
43
水工分场各部门
√
11
计算机室
√
44
修配分场各部门
√
12
直流配电盘室
√
45
材料供应各部门
√
13
低压配电盘室
√
46
汽车班
√
14
高压开关柜室
√
√
47
资料室
√
15
主变压器间
√
48
人力资源部
√
16
发电机层
√
√
49
财务部
√
17
电缆层
√
50
厂办
√
18
水轮机层
√
√
51
团委
√
19
蜗壳层
√
52
文书（打字）室
√
20
安装场（间）
√
53
各行政部门
√
21
母线廊道
√
54
工会
√
22
蝴蝶阀室
√
55
医院（医务所）
√
23
通风机室
√
56
传达室
√
24
水泵室
√
57
厂领导宿舍
√
25
空压机室外间
√
√
58
总工程师宿舍
√
√
26
励磁盘室
√
59
职工宿舍
√
27
油处理室
√
60
招待所
√
28
出线洞
√
61
礼堂
√
29
交通洞口
√
62
会议室
√
30
大坝廊道
√
63
其它有关单位
√
31
船闸
√
√
32
启闭机室
√
33
泄水闸
√
√
12.4.2内部行政通信
水电站的行政通信主要作为电站内部各行政管理部门之间以及电站与所在地区各有关单位之间的相互通信联系之用。
行政通信交换机的容量一般应根据电站的枢纽布置、电站的地理位置、装机容量、装机台数和电站行政管理机构编制情况、办公区的规模以及电站对内、对外联系的需要等因素来确定。
同时兼顾枢纽和电站生活区和住宅区的通信需要。
厂内用户交换机的近期容量宜按调查用户数的120%～130%确定；远期容量可按发展规划及远期电话普及率指标确定。
对于小容量的水电站，可视情况将厂内生产调度通信与行政通信合并考虑。
在电站内设置一套行政和调度功能合一的程控数字用户交换机即可，其行政、调度区用户及功能由程控交换机的软件设置来区分。
该机应具有调度员优先呼叫用户和输入功能，以及各个用户的操作呼叫键和用户忙闲状态显示信号。
程控用户交换机的选型应符合下列规定：
①应选用符合国家有关技术标准及入网许可证的定型产品；程控数字用户交换机应具有综合业务数字网（ISDN-Integrateservicedigitalnetwork）的基本功能。
②应符合《专用电话网进入公用电话网的进网条件》和邮电部关于程控用户交换机接入市话网的有关技术要求和规定。
③应方便与水电厂所在电力系统通信网的联网，便于运行、维护和管理。
④应根据水电厂的实际需要和发展，确定交换机所需要提供的一般和特殊功能，满足水电厂生产管理和生产调度通信的要求。
⑤大型水利枢纽和水电厂的程控调度交换系统应具备完善的调度和组网功能，根据系统和工程实际需要也可配置汇接功能。
系统主要部件全部采用主备用工作方式，控制部分采用双机双总线，网络采用双网双平面结构，具有高可靠性。
交换系统应采用开放分布式结构和模块化设计，具有配置灵活、功能能灵活升级等特点，并具有较强的维护管理功能。
行政通信交换机与电站所在地区公网电信局之间，应建立中继线路进行通信联系，构建一条电站与外部通信的对外通信通道。
行政通信交换机与厂内生产调度总机之间也可设中继联系。
12.4.3有线通信线路
有线通信线路包括行政电话、厂内生产调度电话、系统调度电话至电站内相应程控交换机以及接至公用电信网的通信线路。
有线通信线路的设计应依据电站枢纽布置、通信用户的分布、通信设备的安装位置、地理条件、电站枢纽内电缆沟或电缆廊道规划等进行综合考虑。
电缆线路的敷设方式有架空、直埋、管道及沿电缆沟敷设等，采用何种敷设方式视具体情况经过比较而定。
（1）路由选择
⑴ 根据通信用户的分布情况、地形条件、分线设备的位置和进出线的方便，尽量选择路径较短的路由。
⑵ 路由要求安全稳定，避免穿越临时设施和道路。
与其它线路和管道交越或接近时，要符合电信部门有关的技术规定。
⑶ 路由选择要考虑到施工及维护的方便。
⑷ 电站内线路布置应整齐美观，并尽量采用暗敷方式。
在电缆沟/电缆廊道里通信线缆可考虑与电气二次电缆结合布置。
（2）电缆容量
电缆容量主要根据用户数量、预留的备用芯线（一般按15～20%考虑），结合电缆的标称对数来确定。
（3）传输设计
音频通信系统的传输衰减以800赫的衰减值作为计算标准。
全回路的传输衰减一般考虑以下四项：
⑴ 线路衰减；
⑵ 局内设备衰减；
⑶ 线路复接衰减，按每公里0.06奈计算，复接线路总长不足一公里时可以不计。
⑷ 有长距离用户中继器时的附加衰减。
（4）通信杆路
⑴ 水电站一般通信维护人员较少，通信杆路路由选择应尽量考虑运输条件及施工、维护的方便。
⑵ 与其它管线和建筑物交越或接近时，应按照相应规程规范保持一定的隔距。
⑶ 要便于用户下线。
⑷ 尽量避免穿越街道、铁路、公路、河流、高压输电线。
一般不得穿越广场、厂房及工厂预留空地。
⑸ 尽量避免与输电线平行或接近输电线；不可避免时应满足隔距要求。
⑹ 通信线与电力线尽量各占公路的一侧。
（5）通信管道
管道路由的选择应尽量取直，少穿越公路和铁路，避免将管道敷设在尚未沉实的土壤及流沙翻浆地段，以及有地下水浸蚀和化学腐蚀可能的地区。
管道一般由管子和人（手）孔组成。
管道的埋深一般在0.8～1.2米，与其它管线交越或接近时要保持一定的隔距。
管道的埋深、与其它管线隔距和人（手）孔的设置可参照信息产业部的有关规程和规范。
管道材料有混凝土管、PVC管、硅芯管、水煤气管等。
采用何种材料视具体情况和需要而定。
（6）直埋电缆
直埋电缆路由的选择可参见地下管道线路的路由选择。
直埋电缆一般采用钢带或钢丝铠装电缆。
直埋电缆与其它管线、公路、桥梁等交越时，应用管子保护，管子应伸出交越区域边沿1至2米。
直埋电缆引上电杆或墙壁时，应用管子保护。
直埋电缆的埋深一般不小于0.7米，直埋电缆的埋设可参照信息产业部的有关规程和规范。
（7）电缆沟敷设
水电站枢纽内如规划有电缆沟，通信电缆可利用现有的电缆沟与低压电力电缆及操作控制电缆合并考虑。
通信电缆尽量布置在低压电力电缆的另一侧，在设有支架的电缆沟中，通信电缆最好单放一层（最下层），如无条件可与信号、控制电缆合放一层。
12.5航运通信
有些大中型水电站为满足航运需要，需布置船闸或升船机等通航建筑物。
这些通航建筑物一般由交通航运部门进行运行和管理，因此需建立相应的通信系统满足通航建筑物内部的调度通信需要。
如需要，通航建筑物与上级航运和交通部门也应建立通信传输通道，以满足通航管理部门与上级部门之间进行调度和通信的需要。
通航建筑物内部的通信系统主要采用行政和调度功能合一的程控交换系统。
利用程控交换系统实现船闸或升船机等通航建筑物内各调度楼、控制室、变电所、启闭机房、水泵房或升船厢等通信用户之间的调度和行政通信需要。
有些水电站的通航建筑物需与上级交通航运部门建立通信联系，可根据实际情况和地形特点在通航建筑物和相关交通航运部门之间设置光纤传输通信系统或无线通信系统。
通航建筑物内航运管理人员需对过往船只进行通航调度和通信联系，因此需在通航建筑物总调室或控制室配备船岸通信用甚高频无线电台供调度人员使用。
12.6施工期通信
水电站施工期通信应包括施工工地内部通信和对外通信两部分。
施工通信设备可考虑与永久通信设备结合配置。
12.6.1施工内部通信
施工工地的内部通信包括施工调度指挥通信、生产管理通信和综合通信线路网络。
施工调度指挥通信可选用程控调度总机。
生产管理通信应选用数字程控用户交换机。
调度总机和用户交换机的选型应符合水电站内部通信系统的设计要求。
12.6.2施工对外通信
水电站施工工地的对外通信宜结合水电站系统通信方式统筹考虑。
应优先选用光纤或数字微波通信。
生产管理通信用数字程控用户交换机宜与当地电信局的程控交换机建立中继联系，通过当地电信局沟通工地的对外通信。
12.7梯级水电站及水电站群的通信
梯级水电站或水电站群之间在行政管理、水库调度、电力调度、水文气象及防洪等方面有着密切地联系，而且在梯级水电站或水电站群一般设有调度管理中心对梯级水电站或水电站群进行集中调度和管理，调度管理中心和梯级水电站群之间有大量的语音、数据和图象需要进行交换和传输。
因此需设置相应的梯级调度通信系统或水电站群通信系统作为调度信息交换和传输平台。
12.7.1调度管理中心的通信
调度管理中心内通信系统主要选用具有综合业务数字网（ISDN）功能的程控数字用户交换机和程控调度总机。
调度管理中心如设在其中一个地理位置比较重要的枢纽水电站内，则调度管理中心内的程控数字用户交换机和程控调度总机宜与所在水电站内的程控数字用户交换机和程控调度总机合用。
12.7.2梯级水电站及水电站群的系统通信
根据调度管理的要求，应建立以梯级调度管理中心为中心的调度通信网。
梯级调度通信网要求安全可靠、畅通无阻，因此调度管理中心至各水电站之间以及至上一级调度部门之间，应设置两种不同通信方式的通道，以确保调度通信的可靠。
12.8综合网络管理
在一些大型水电枢纽，通信种类和设备较多，而通信专业维护人员又较少，因此应建立一套通信网综合监管系统对各类通信及配套设备进行实时监测和管理。
12.8.1主要任务
（1）集中实时地监测通信设备和电路的运行状况、告警情况及设备性能指标参数。
（2）根据采集的信息分析故障原因，判断故障位置及故障性质，并及时排除故障，以确保通信电路的正常运行。
（3）及时掌握通信网络的资源利用情况，将通信网络的各种数据（如设备和电路的原始及运行资料）整理入库，形成完整的资料档案，供整个通信网的日常管理之用。
（4）确保通信站机房环境满足设备运行条件，保证通信设备正常运行。
12.8.2设置原则
通信网综合监管系统是最近发展起来的一门新技术，各通信设备生产厂家自身的监管系统的通信协议和标准不尽相同，有关网管系统的国际标准也正在不断完善之中。
因此，网管系统的设置应具有：
开放性和标准化、可扩展、自适应性强、系统安全可靠、使用方便，操作简单、可维护、易于二次开发等特点。
12.8.3基本功能
网管系统基本功能可分为配置管理、故障管理、性能管理、安全管理和综合管理等几方面。
（1）配置管理
能有效地对通信网络拓扑、网络资源的调整和改变进行配置，如增加或删除网络中的物理设备、传输链路，网络拓扑图形的显示、演变。
（2）故障管理
故障管理功能实现对通信网内设备各类告警的实时采集、综合处理、存储、故障分析，并以可闻、可视多种方式实时监视全网当前活跃告警，以各种组合条件对全网历史告警进行查询和统计分析，达到对全网故障的科学管理、对故障的及时掌握和排除。
（3）性能管理
性能管理主要是对被管理的对象进行运行性能的监测，为系统的日常维护提供依据，在系统性能下降到告警范围之前，改善运行条件。
（4）安全管理
网管系统的安全十分重要，既要防止非法用户的进入，又要防止计算机病毒的传染，因此，必须设置口令验证、操作权限、防火墙和自动回拨验证等功能，所有操作要有详细记录，并存入历史数据库。
（5）综合管理
综合管理包括固定资产管理、资源管理、报表管理、计划管理、规程管理、资料文档管理、以及与MIS网接口等。
12.8.4网络结构
通信网综合监管系统按分层原则来设置，一般分为网管中心站和本地监测站两层结构，区域较大、通信站点较多时，中间还可增设区域监管站。
采用各类通信设备自身监管与综合网管系统统一监管相结合的方式进行维护、运行和管理，各通信设备监测数据先汇集到各厂家自己的管理系统，再集中到综合网管系统，统一进行监测和管理。
网管系统的结构应满足开放系统互联OSI的要求。
各类监测数据通过工程专用通信网从各本地监测站传送到区域监管站和网管中心站，进行统一监测管理。
12.8.5软件系统
网管系统所配备的软件系统主要包括：
操作系统、数据库、应用软件和管理等软件。
由于计算机软件系统更新发展很快，应选用技术先进、性能可靠、功能强大的软件系统，编制灵活方便的人机界面。
12.9光纤通信
光纤通信作为水电站内部或对外语音、数据或图象通信的一种传输平台和手段，已经应用得越来越普遍。
光纤通信具有传输容量大、性能稳定、传输质量高、安全保密性强等优点。
12.9.1传输体制
光纤通信技术发展十分迅猛，目前成熟的传输技术种类比较多，包括WDM、SDH/MSTP、DXC、PDH、智能光网络（ASON）、RPR等。
水电站枢纽内部及对外传输的通信业务有语音、数据和图像，因此选用的传输技术应具有综合业务传输能力。
其中具有综合业务传输平台（MSTP）的SDH光纤数字传输体制，其技术目前比较成熟，且比较适应于水电站专用通信网的网络和业务传输特点。
因此水电站枢纽内部或对外的大容量光纤传输系统采用SDH数字同步传输体制，枢纽内部局部点对点的小容量光纤传输系统也可采用PDH数字传输体制。
12.9.2传输容量选择
光纤通信系统的容量可按近期需传送的语音、数据和图象等业务量的带宽需求来确定，并适当留有余量。
12.9.3保护方式
根据光纤通信线路在工程或水电站中所起的作用和所处的地位，经技术经济比较后确定是否必要或采用何种保护方式。
根据水电站枢纽通信节点的分布特点，如条件允许，光纤通信网络结构宜采用环型结构，这样可靠性更高。
重要的光纤通信线路，可设立备用系统，使系统具备自动保护切换功能。
在主备用系统自动转换过程中应保证通信不中断，传输业务量不丢失。
12.9.4设备配置
在光纤通信节点配置标准的机柜和分插复接设备，根据用户需求配置相应的电接口板，根据传输距离、速率、可靠性及经济性选择标称工作波长，并配置相应标准的光接口板。
如有以太网数据传输要求，则还需配置数据网络通信板。
另外根据工程需要配置PCM（脉冲编码调制）设备与光纤分插复接设备相连，PCM（脉冲编码调制）设备提供各类低速数据接口和语音接口。
数字接口的比特率偏差、脉冲波形特性、码型、输入口与输出口规范等，应符合GB7611的规定。
12.9.5公务电话
系统的终端站之间、终端站与中继站之间、中继站与中继站之间应有公务联络电话。
公务联络信号应在光路中传输。
12.9.6光纤传输网管
光纤通信系统可采用集中监控方式，在水电站枢纽中一个中心站设置光纤通信网管设备，光纤通信网管应具有遥测、监控整个网络所有传输及其它设备的功能。
12.9.7通信光缆
光缆芯数可按中、远期业务量的需求，经技术经济比较后确定。
通信光缆可利用水电站枢纽内的电缆沟、电缆廊道敷设。
在没有电缆沟、电缆廊道的线路，根据现场条件和地形特点，通信光缆敷设可采用管道、直埋或架空方式，电力系统通信还可采用地线复合方式，相应的通信光缆选用管道光缆、直埋光缆、架空光缆或OPGW（地线复合光缆）。
光缆线路需穿越江河、湖泊，无桥梁、隧道可利用时，可敷设水底光缆。
12.10微波通信
微波通信是利用微波频段电磁波作为信息传输载体的一种通信方式，微波是指频率为300MHz～300GHz，波长相当于1m～1mm范围内的电磁波。
微波通信系统的设计主要包括微波通信系统路由、断面的设计、微波传输质量的设计、微波设备的选型等。
12.10.1系统特点及组成
微彼通信有通信频带宽，传输容量大，不易受大气及工业等外界干扰，传输质量高，工作稳定．抗灾能力强等显著特点。
因此微波通信技术得到迅速发展．成为现代通信领域的重要通信方式。
但随着近年光纤通信的发展，微波通信的容量难以有更大的突破，因此也限制了在新上系统的应用。
微波通信系统由一系列微波站组成，各站按照功能不同，通常划分为终端站、中继站、主站、枢纽站等几种站型，每站的基本设置有天线塔、天线、馈线、发射机、接收机、复用设备、监控设备和供电设备等。
12.10.2PDH系统指标
（1）数字通
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