马世峰，金 越，范 波，张连平

(中国电力工程顾问集团华东电力设计院有限公司，上海 200333）

0 引言

构建以新能源为主体的新型电力系统，是我国政府基于保障国家能源安全、实现可持续发展、推动碳达峰、碳中和目标实施作出的重大决策部署。为构建清洁低碳、安全高效的能源体系，新型电力系统中可再生能源的比重将越来越高。

地区光传输网是地区电网各类站点进行电力数据和信息交互的重要承载平台。在新型电力系统中，一方面越来越多的风电、光伏、储能等站点接入电网，各类接线方式将对地区光传输网带来各方面影响；另一方面，随着新型电力系统“源网荷储”互动的加深和大数据的深度应用，电力大数据将朝着“容量大、类型多、速度快、精度准、价值高”的特征方向发展，这均对地区光传输网提出了更高要求。

本文从新能源T接接入场景、精准负荷控制系统场景入手，结合2种场景中新型信息业务特点、对现有通信传输的影响进行分析，提出了地区光传输网的适应性策略。

1 地区光传输网发展现状

1.1 地区光传输网概述

地区光传输网按照调度运行管理属于四级传输网络，是电力系统重要的通信网络基础设施。

地区光传输网主要涵盖地区调度机构、220 kV变、110 kV变、35 kV变、各类大用户站、传统发电厂、新能源电站等各类站点，是新型电力系统实现源网荷储互动的重要通信承载平台。目前地区光传输网以SDH技术体制为主，少数地区已建设部署更为宽带的OTN传输网络。

1.2 地区光传输网业务类型

地区光传输网目前主要包括电网生产和管理等业务，电网生产业务包括线路保护、稳定控制、调度电话、调度数据网、生产监控等，管理业务包括综合数据网、行政电话等。电网站点与各类型电厂间的业务主要包括线路保护、稳定控制、调度电话和调度数据网业务等。

2 地区光传输网在新能源T接接入场景适应性分析

2.1 新能源接入电网新方式

近年来，随着风电、光伏等新能源的增多，因其电源接入特点也越来越多出现T接接入电网的方式，比如风电送出采用以2个或多个风电场共用一回线路的送出方式。另外随着500 kV网架的加强和220 kV电网分层分区规划的实施，为提高220 kV线路的利用率，在220 kV线路上也出现T接的方式。站点T接接网方式示意图如图1所示。

图1 线路T接接网方式示意图

2.2 线路T接接网保护通道配置要求

本文选择配置方式较为复杂的220 kV架空线路为例进行分析。就220 kV线路常用的线路保护来说，从原理上主要分为：①距离保护及配合通道构成的距离纵联保护(高频距离保护)；②方向纵联保护(高频方向保护)；③线路差动纵联保护(光纤差动保护)。

在220 kV线路T接方式下，保护通道主要配置为三端光纤电流差动保护。以单回线T接入单回线的保护配置为例，3个站点的继电保护设备配置如图2所示。

图2 线路T接方式继电保护配置示意图(单回线单T)

该线路保护配置方式对通信通道的要求为：通信网资源(光缆、传输设备等)发生单点故障的情况下最多只允许三站之间3个继电保护通道的一路中断，但是不允许其中2个通道同时中断。

2.3 T接接入电网对地区光传输网影响

1)影响已有线路光缆

线路T接已有线路，会将新建光缆开断接入已有线路的光缆，使原有站点间的光缆可使用芯数减少；线路T接在工程建设阶段，线路T接可能会开断已有运行光缆，可能会中断运行的光缆一定时间。

2)影响已有传输电路

线路T接已有线路一般会π接或T接原有线路OPGW光缆，这将间接影响原有线路OPGW光缆所承载的传输电路。新能源站点T接原有线路时，应详细分析对各级传输电路的影响，制定合理的光缆改造方案。

3)新增光缆纤芯需求和各类业务

新建T接已有线路，接入的站点会新增继电保护、调度电话、自动化等业务，另外为了组织传输通道还将占用已有OPGW光缆的纤芯资源。

2.4 地区光传输网适应策略

2.4.1 线路保护通道选择

根据线路T接情况下继电保护设备配置原则，除新能源多T式汇集接入情况以外，线路保护均优先配置三端光纤电流差动保护。

根据DL/T 364—2019《光纤通道传输保护信息通用技术条件》[1]，线路保护通道方式主要有保护专用纤和2M复用通道方式(包括直达和迂回)。考虑到迂回专用纤芯方式占用现网资源较多，并且通道可靠性较差，不建议采用该方式。

复用2M数字通道方式包括复用直达2M数字通道方式和复用迂回2M数字通道方式。两种复用2M数字通道方式的连接图如图3～图4所示。

图3 复用直达2M数字通道方式

图4 复用迂回2M数字通道方式

2.4.2 光缆建设策略

1)站点单T或双T至原有线路，为防止单点光缆故障引起三点之间保护设备2个通道中断，站点至T接点的线路应架设两根OPGW(新建站点至原有2个站点无其他方向光缆路由)。新建站点至对侧2个站点的保护通道应组织在不同的光缆上(专用纤芯和复用通道方式)。

2)原有2个站点之间的光缆建设：如果无其他方向的迂回光缆或通道，建议将原有线路的光缆改造为双OPGW。

3)对于具备改造条件的线路光缆，均建议改造为72芯以上，满足线路T接和已有传输通道的需求。如果原有线路光缆承载地区骨干传输网电路，则建议改造为双根OPGW光缆。

2.4.3 光传输网建设策略

1)线路T接情况下主要采用保护专用纤和2M复用通道方式(包括直达和迂回)。建议接入站点光传输网配置方案不影响原有地区光传输网拓扑结构，以双点接入方式组织为支环结构。

2)考虑到220 kV站点一般配置2套SDH传输设备，因此T接线路3个站点的光纤通道不建议均采用复用2M数字通道方式(单套SDH传输设备故障会造成2个光纤通道中断)。

3)一个站点至另外2个方向的继电保护通道采用复用2M通道方式，2个方向的通道应承载在不同的SDH传输设备上，防止单套SDH设备故障引起双方向继电保护通道故障。

4)地区传输网应结合各类站点T接的多少，选择是否配置保护专用传输设备。如果站点T接应用场景较多，则建议配置保护专用传输设备，减少T接线路新增业务对原有传输电路的压力，实现分级业务管理。

3 地区光传输网在精准负荷控制系统场景适应性分析

3.1 精准负荷控制系统概述

精准负荷控制系统属于省级电网控制系统，属于电网频率紧急协调控制系统的子系统，该系统可实现毫秒级频率紧急协调控制。该系统根据供电公司与大用户签署的合作协议为基础，根据协议内容，在电网紧急情况下，通过对客户负荷的远程自动切除，实现负荷侧与电源、电网有效联动，共同保障电力有序供应。

精准负荷控制系统由控制中心站、控制子站、用户就近接入变电站和用户变4类功能站点构成，4类站点按功能层次分别为控制中心站层，控制子站层，大用户就近变电站层以及大用户终端层。

3.2 精准负荷控制系统对通信传输网要求

精准负荷控制系统4个层级的响应时间应控制在几百毫秒以内。响应时间控制在毫秒级有助于电网频率和紧急状态的快速恢复，降低因大功率失去而造成的大面积停电的概率，间接挽回由于停电造成的经济损失。

精准负荷控制通信系统可分为骨干层和接入层。精准负荷控制系统通信组网方案如图5所示。

图5 精准负荷控制系统通信组网方案

3.3 地区光传输网适应策略

精准负荷控制系统属于省级大电网控制系统，对于通信传输网的延时性、可靠性都更高。与常规点对点的线路保护通道不同的是，精准负荷控制通道的站点跨度较大，从各类大用户站点到大用户接入变电站(110 kV和35 kV为主)，从大用户接入变电站到控制子站，从控制子站再到控制中心站，各级控制通道均需要联动，共同实现精准负荷控制功能。

1)接入层网络

目前大用户与电网的变电站通信资源相对较少，很多用户负控信息利用电力线载波、无线公网等方式接入，业务信息颗粒度均很小。

精准负荷控制系统大用户站通信接入方式如图6所示。该方式大用户站至就近接入变电站需新敷设光缆资源，通过二层网络方式接入大用户接入变电站的转换装置，大用户接入变电站利用现有地区光传输网组织控制通道。

图6 大用户站通信接入方式图

2)骨干层网络

精准负荷控制通道的站点跨度较大，仅仅通过地区四级光传输网无法实现全程通道组织。因此采用三级光传输网和四级光传输互联转接方式实现。

4 结论

通过以上2个场景可以看出，新型电力系统中，新能源和储能等站点会采用新的接线方式接入，这对地区光传输网的物理层光缆资源产生影响，并且线路保护方式为三端保护方式。随着新型电力系统中“源网荷储”互动逐渐加深，各类控制系统、交易系统会新增大量的电力数据和信息业务。因此建议地区光传输网应采取积极有效的建设策略，以适应新型电力系统的发展趋势。

1)紧密结合电网规划，优化地区骨干光缆网资源

电网线路T接中对通信运行中的光缆和传输电路会产生需求和影响，因此在规划阶段应重视T接线路的光缆规划，地区骨干光缆应尽量实现双OPGW、72芯以上；各类T接线路应核对光缆运行情况和纤芯资源，提前做好光缆改造方案，制定详细的传输电路过渡和割接方案，这样不仅为各类新能源站点的接入提供较好的通信条件，还将加强和完善现有传输网络的可靠性。

2)重点跟踪和关注新型业务发展需求

本文仅分析了220 kV线路T接方式下保护通道对通信传输网的需求。另外风电、光伏等新能源发电并网中还有将3个或3个以上的风电场或光伏电站集中汇聚接入系统侧变电站的方式，目前阶段对于这种多端的光纤差动保护还没有相应的产品。光传输网应关注各类新型业务需求，提前分析业务特性和需求，选择优化合理的传输网建设方案。

3)重视各级传输网资源互联互通

结合精准负荷控制系统应用场景，可以看出，大电网控制系统对各级传输网资源互联互通提出了更高的要求。

地区光传输网规划和设计阶段，应重视省级、地区和县级SDH网络的融合，减少设备重复配置。各级传输网络以本级业务为主，并通过加强层级间互联，提高传输电路互补互备能力。

地区传输网应结合节点在网络中的功能定位，兼顾业务带宽需求和可靠性需求，将地区传输网节点分类管理，以适应新型电力系统控制业务发展需要。

总之，新型电力系统发展是个长期渐进的过程，地区光传输网建设坚持“保障电力系统运行安全、适应灵活互动发展趋势”，重视需求分析和新技术应用，不断演进和优化网络结构，适应新型电力系统发展。