风力发电场通信系统设计

2010年第28卷第5期内蒙古电力技术INNERM0NGOLIAELECTRICPOWER57风力发电场通信系统设计COMMUNICATIONSYSTEMDESIGNOFWINDFARM李琦内蒙古电力勘测设计院，内蒙古呼和浩特310020摘要】风力发电场通信系统主要包括系统通信和场内通信，根审蚤风电场的情况，及接入电网的已有资源，对系统通信提出光纤通信、载波通信和租用公网电路等设计方案对场内通信提出光缆通信、无线通信、微波无线通信等方案，并对各方案的优缺点及适用范围进行了对比。提出选择设计方案时应根据风电场实际情况，综合考虑通信网络的传输速率及安全可靠性。F关键词1风电场；通信系统；系统通信；场内通信文献标志码1B文章编号1100862182010050057041风力发电场通信系统风力发电场通信系统主要包括系统通信和场内通信。系统通信的设计主要利用光纤、有线、无线或其他电磁系统，为风电场接人电网运行、经营和管理等活动提供传输与交换所需要的各种信息，是满足风电场电力系统要求的专用通信系统。场内通信主要是指各风力发电机组与升压站监控主机之间的通信。在风力发电场的运行过程中，各风力发电机组与升压站监控主机之问传输的信息既有各风力发电机组的发电量数据、运行环境及状态参数，又有升压站监控主机对各风力发电机组的控制信息，这就要求通信系统提供可靠、快速的通道，对多种数字业务实现透明性传输因此，在风力发电机组与升压站监控主机间建立稳定的通信网络成为风力发电场通信设计的重中之重2风力发电场系统通信设计21设计原则1应在电力系统设计基本完成、电网调度管理原则基本确定之后进行，一般宜与系统继电保护及调度自动化等二次部分同期进行。2根据相关的电网通信规划，分析风电场在通信网络中的地位和作用，并根据业务需求对通道的要求和相关电网公司对通道配置原则的规定提出风电场的业务容量需求预测。3要充分考虑所接入地区通信网络资源的共享情况，并充分利用已有资源。4建设方案、技术方案、设备选型应以近期需求为主，兼顾远期发展和扩容升级的可能，至少提出2个系统通信方案，并经技术与经济的比较，选出推荐方案。22设计方案系统通信应该满足电力系统的安全性、可靠性、实时性、可用性等要求。并据此进行设计方案的选择。可采取单一通信方式，也可采取混合通信方式。221光纤通信方案沿新建风电场至接入点新建送电线路同塔架设光缆，线路架有地线时可选取OPGW光缆无地线可选取ADSS光缆。架设光缆数量可根据送电线路长度及线路保护通道的要求确定线路长度60KM、且线路保护只需提供1个传输通道，可架设1条光缆。光传输系统配置方面，若线路保护通道为2个光纤电路复用2MBITS通道，风电场需配置双套光传输设备；若线路保护通道为2个光纤专用芯通道或只需提供1个传输通道时，风电场可配置单套光传输设备。光传输设备的选型要与所接入地区的设备选型保持一致。222载波通信沿新建风电场至接入点新建送电线路500KV、220KV、110KV、35KV开设高频保护通道及电力线载波通道，电力线载波电路开至接入点，音频转接至光传输设备接人光纤通信网络。载波电路的开设需考虑所接入地区的载波现状，要保证载波频率的筛选不应干扰现有载波频率。风电场侧、接入点侧均需配置高频结合加工设备及载波机_21，载波机的设备选型要和接入点侧的设备选型保持一致。22_3租用公网电路自新建风电场至各级调度端或接人点可租用公网2MBITS通道，租用通道数量根据所需传输业务的要求确定。风电场接入公网所需配置的设备由公网公司负责。224方案对比系统通信设计方案的优、缺点及适用范围对比见表1。23设计实例某新建495MW风电场以I回220KV线路接入系统已有220KV变电站，线路长约90KM，已有220KV变电站以双光纤通信方式接入系统光纤通信网络。根据新建风电场的建设规模、接人系统的电压等级及接人点已有220KV变电站的通信现状，需建立至各级调度端的主、备用通信电路。主用通信电路可采用光纤通信设计方案，备用通信电路可采用载波通信设计方案。新建一回220KV线路的2套保护可采用光纤电路复用2MBITS通道和高频保护通道。具体设计内容如下。231光纤通信设计沿新建风电场已有220KV变电站I回220KV线路架设1条16芯OPGW光缆线路风电场配置1套SDH制式STM一14光传输设备，通过新建光缆对已有220KV变电站开设155MBITS1L保护光纤通信电路。光纤通信设计方案如图L所示。调度端图1光纤通信设计方案示意图232载波通信设计内容沿新建风电场已有220KV变电站I回220KV线路K相开设电力线载波通道，L相开设高频保护通道，电力线载波通道开至已有220KV变电站音频转接至光传输设备接入光纤通信网络。新建风电场、已有220KV变电站配置高频结合加工设备及载波机。载波通信设计方案如图2所示。3风力发电场场内通信设计风力发电场内通信设计包括2部分内容风力发电机组与控制室监控主机的数据通信各风力发电机组之间、风力发电机组塔顶与地面之间、风力发电机组与控制室之问的语音通信。风力发电机组与控制室监控主机的数据通信是场内通信的主要内容。表1系统通信设计方案对比2010年第28卷第5期内蒙古电力技术59新建风电场升压站已有220KV变电站I1IL。ILIR波器L0KMJIC。220K、口E220KV胃；R_丽1L_J结合滤波器L1高频保护收发信机15；电力JL量L光传输设备IL音频转接光纤通信网络图2载波通信设计方案示意图31设计原则1风电场风力发电机组远方集中控制计算机系统应通过通信电缆光缆连接每台风力发电机组，实现对机组的监视、控制。监控系统采用分层、分布、开放模式。2风力发电机组与监控主机的数据通信、通信速率要满足实时监控的要求。3为保证通信的可靠性，整个风电场通信回路可分为若干通信支路，每条通信支路单独带若干台风力发电机组，不能相互干扰。4在风力发电场通信距离小于5KM时，各风力发电机组之间、风力发电机组塔顶与地面之间以及风力发电机组与控制室之间，可选用对讲机或车载台进行通信。5风电场内通信光缆可采用直埋敷设，当场内架空线路走向与通信电缆走向相同时，可利用场内架空线路同杆架设，以减少电缆沟的施工；电缆宜选用铠装电缆光缆。6通信设备的工作接地和保护接地应可靠地接在风力发电场的接地网上，通信电缆的金属外皮和屏蔽层应可靠接地。32设计方案321光缆通信光缆网络布局根据风电场风机的布局而定，需考虑网络冗余的重要性和客户对安全的要求。对小型简单的风电场，线性拓扑光缆网络就可满足要求；对大型风场，则推荐使用环形拓扑光缆网络，这样可以使网络性能更可靠。风电场内集电线路采用架空敷设时，通信光缆应与架空线路同杆塔架设，线路架有地线时可选取OPGW光缆；若无地线，可选取ADSS光缆。集电线路采用直埋敷设时，建议采用铠装直埋光缆，在满足安全距离的前提下，铠装直埋光缆沿集电线路的路径独立缆沟敷设；当集电线路不满足环网要求时，光缆需要独立敷设I3L。光缆类型究竟选择单模还是多模，还是将这2种混合搭配，主要根据风电场各设备风机、气象桅杆等的距离而定，同时也要考虑光缆的价格和可购买的品种。322无线通信无线网络设备在空气界面速度11MBITS的情况下运行，使用未经授权的24GHZ波段；数据传输速度较慢，介于5510MBITS，采用半双向运行；最大距离为1025KM，根据天线类型而定。安装无线网络之前，必须对风电场视线、是否遵守当地规定等进行分析。使用无线布局必须经过仔细的调查，并对每个特殊的地点进行设计。323微波无线通信经过仔细研究当地规定、视线评估、取得可使用的频率波段很多地方要购买使用执照之后，就可安装特殊的微波无线电网络。使用微波无线电系统可以作为一种选择，但无论何时，都要对频率波段、天线尺寸、使用许可等进行调研没有现成的无线电软件包可供使用。324远程连接通信远程连接通信需要1个接入点与外部连接。此连接可以采用不同类型，可以选择普通PSTN电话线路模拟线路，也可选择ISDN线路数字线路进行点对点连接；当风电场通过ADSL24H在线数字线或其他任何路由器和互联网相连时也可以是一点对多点的连接。325方案对比风力发电机组与监控主机通信设计方案的优点、缺点及适用范围对比见表2综上所述，风力发电机组与控制室通信的实现需了解风机间的网络拓扑情况，结合各通信方式的特点综合考虑，选取安全可靠且便于维护的方式实施。33设计实例某新建495MW风电场装设33台风力发电机根据风电场供电需求，风机间35KV集电线路分为3组，每组呈树形结构，采用架空方式敷设。根据风机厂家提出的组网要求，风机问采用无金属自承式光缆ADSS，与35KV集电线路同杆塔架设，光缆6O内蒙古电力技术2010年第28卷第5期容量按8芯配置，距离较长大于2KM采用单模光纤，距离较短小于2KM采用多模光纤，每组风机间光缆呈树形敷设，光缆中的光纤呈环网结构。ADSS光缆可直接由电杆引至风机塔筒内，无需更换为引入光缆，不仅减少了光缆接头数量，降低了损耗，而且施工方便。4结束语风力发电场系统通信、场内通信的设计应根据相关电网对风力发电场并网的具体要求、风力发电场的实际情况等选择方案，充分利用已有资源，降低工程造价，使得方案的实施能够满足最大范围内资源优化配置的要求，满足电力市场化的要求。I参考文献11】信息产业部综合规划司YDT50952005同步数字系列SDH长途光缆传输系统工程设计规范S北京北京邮电大学出版社2005112中国电力企业联合会GB厂R73292008电力线载波结合设备【S北京中国标准出版社，200823【3李克昙，王志刚，吴芳浅谈风电场通信网络的建设及施工要求IJ1内蒙古科技与经济，20091347实习编辑王红L科技成果介绍一，“浙江电网继电保护在线监测实施技术研究”通过项目技术鉴定20101010“浙江电网继电保护在线监测实施技术研究”项目通过了由中国电机工程学会组织的鉴定委员会的鉴定。该项目基于IEC61850标准开发了二次回路在线监测系统，提出了保护装置二次输入回路完整检验的故障模式分析，首次采用智能组件内嵌式传感技术，实现合闸预置的在线传动功能，监测保护跳闸压板未投等跳闸回路的异常现象。通过基于T删端的合并单元就地数字化信息，与保护装置的采样信息形成闭环监测，首次实现了保护交流回路的整体监测。该项目有效地解决了二次回路状态监测问题，成果整体技术达到国际领先水平。“浙江电网LEC61