CC BY
353
УДК 681. 335
ПРОЕКТ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОЙ ЛИНИИ СВЯЗИ «МОСКОВСКОЕ КОЛЬЦО 500 кВ»
© С.И. Чичев, В.Ф. Калинин, Е.И. Глинкин
Ключевые слова: волоконно-оптические системы и линии связи.
Рассмотрен проект волоконно-оптической линии связи «Московское Кольцо 500 кВ» Московского предприятия магистральных электрических сетей.
Первый крупный проект интеграции волоконнооптической линии связи (ВОЛС) в электроэнергетике был реализован в 2003 г., когда была построена волоконно-оптическая магистраль Москва-Санкт-Петербург-Финляндия. Она была оснащена современным оборудованием мультиплексирования (DWDM), что позволило обеспечить пропускную способность магистрали до 400 Гбит/с. Часть канала, идущего в Финляндию, была задействована для обмена трафиком с европейскими операторами связи. С 2007 по 2011 гг. велись работы по строительству ВОЛС «Московское Кольцо» по системообразующей сети 500 кВ г. Москвы и Московской области. Это одноцепное кольцо, включающее 7 подстанций (ПС) ФСК ЕЭС - МЭС Центра (рис. 1) [1]: а) внутригородские - Бескудниково, Очаково, Ча-гино (рис. 2-4); б) областные - Ногинск, Пахра, Труби-но и Западная (рис. 5), а также ПС 750/500 кВ Белый Раст (рис. 6), ТЭЦ-26 (рис. 7) и ТЭЦ-27. Основные ха-
рактеристики системообразующей сети 500 кВ «Московское Кольцо» предоставлены в табл. 1 [2].
В настоящее время работы по организации волоконно-оптической системы передачи ВОСП и ВОЛС окончены объединением четырех подстанций напряжением 500 кВ - «Западная», «Бескудниково», «Очаково» и «Чагино» и прилегающей сети 220 и 110 кВ по следующей схеме (см. рис. 8, 9) [3].
Это сотрудничество позволяет энергетикам активно развивать собственную технологическую связь, рационально используя средства.
В качестве примера рассмотрим технические требования на создание ВОЛС по титулу «Москва-Ростов-на-Дону» МЭС Центра, а также станционные сооружения» в объеме второго «Тамбов-Липецк-Волгоград», третьего «Вешенская-Ростов-на-Дону-Тихорецк» и четвертого «Липецк-Воронеж-Белгород» пусковых комплексов в зоне филиалов ФСК ЕЭС - МЭС Центра и МЭС Юга [4].
Конакоесдея ГРЭС
Пахра
Рис. 1. Системообразующая сеть 500 кВ г. Москвы и Московской области
Таблица 1
Основные характеристики системообразующей сети 500 кВ «Московское Кольцо»
№ п/п Наименование У становленная мощность трансформатора (авт-р), МВА Класс напряжения, кВ Коли- чест- во, шт. Магистральные линии Длина, км Примечание
1 ПС 500 кВ Бескудниково 500 500/220 4 Белый Раст-Бескудниково 46,5
200 220/110 2 Ногинск- Бескудниково 77,8
100 220/10 4 Трубино- Бескудниково 37,7
2 ПС 500 кВ Чагино 500 500/220 2 Пахра-Чагино 36,4
250 220/110 4 Ногинск-Чагино 52,1
100 220/10 2 Михайлов-Чагино 182,1
3 ПС 500 кВ Очаково 500 500/220/20 4 Белый Раст-Очаково 83
250 220/110/20 5 Очаково-Т ЭЦ-26 26,9
100 220/20 4
4 ПС 500 кВ Ногинск 345 500/110 2 Ногинск- Бескудниково 77,8 Планируется в 2012 г. замена 2 трансформаторов 500/110 на аппараты с мощностью 250 МВА
180 220/110 2 Ногинск-Чагино 52,1 Планируется в 2012 г. замена 2 трансформаторов 220/110 на аппараты с мощностью 250 МВА
Владимир- Ногинск 116,4 Планируется в 2012 г. установка 2 трансформаторов 500/220 по 501 МВА
5 ПС 500 кВ Т рубино 501 500/220 2 Конаково-Т рубино 152,7 С заменой в 2011-2012 гг. на трансформаторы мощностью 801
250 220/110 2 Трубино- Бескудниково 37,7 С установкой еще 3 шт. в 2011-2012 гг.
63 110/10 2 Загорская ГАЭС-Трубино 87,4
Владимир- Трубино 158,5
6 ПС 500 кВ Пахра 500 500/110 2 Пахра-Т ЭЦ-26 17 Планируемое оборудование (ввод в 2012 г.): 2 трансформатора 500/220 по 501 МВА
125 220/110 2 Пахра-Чагино 36,4 Планируемое оборудование (ввод в 2012 г.): 2 трансформатора 220/110 по 250 МВА
63 110/10 1
7 ПС 500 кВ Западная 500 500/220 2 Магистральных линий всего 9, в рамках кольца 500 кВ станция подключена в разрыв 83-километровой линии Белый Раст-Очаково
63 220/20/20 2
8 ПС 750/500 кВ Белый Раст 417 750/500/10 6 Опытная-Белый Раст 750 кВ (2 группы по 3 шт.)
250 500/110 2 Конаково (ГРЭС)-Белый Раст 88,9
40 110/10/10 2 Белый Раст-Бескудниково 46,5
Белый Раст-Очаково 83
Итого: (МВА, шт., км) 5797 60 1367,4 Без пункта № 7
Требования к составу ВОЛС. В состав цифровой сети передачи информации (ЦСПИ) должны входить [4]: а) транспортное оборудование синхронной SDH сети и оптические усилители; б) оборудование для подключения пользовательских систем объектов (оборудование доступа), включающее в себя мультиплексоры SDH, маршрутизаторы, коммутаторы; в) оборудование тактовой сетевой синхронизации (первичный эталонный и вторичные задающие генераторы); г) система управления (аппаратное и программное обеспечение системы управления транспортной сетью, сетью доступа, оборудованием маршрутизации и коммутации, мониторинга системы электропитания); д) средства аварийной сигнализации и служебной связи, оборудование электропитания и электрической защиты, монтажно-сборочное оборудование, включая телекоммуникационные шкафы, кроссы, кабели, монтажные принадлежности и т. п.; е) контрольно-измерительное оборудование для ЦСПИ, волоконно-оптический кабель, оптические кроссы, оборудование и материалы для эксплуатации и ремонтновосстановительных работ по линейно-кабельным сооружениям ВОЛС и запасные части и принадлежности и эксплуатационно-техническая документация.
Требования к функциям и сопряжению оборудования системы передачи ВОЛС. Оборудование системы передачи должно обеспечивать подключение всех технологических и корпоративных систем объектов [4].
Проектируемая ВОЛС должна сопрягаться с: 1) ВОЛС «Москва-Ростов-на-Дону» первый пусковой комплекс на ПС 500 кВ Тамбовская; 2) ВОЛС, создаваемой в рамках титула «ПС 220 кВ Казинка ОЭЗ ППТ Липецк в Грязинском районе Липецкой области» на РУС/ЦУС «Липецкэнерго», ПС 220 кВ Иловайская и ПС 500 кВ Липецкая; 3) ВОЛС, создаваемой по титулу «Реконструкция и техническое перевооружение ПС 500 кВ Центральная»; 4) ВОЛС, создаваемой по титулу «Строительство ВЛ 500 кВ Волгодонская АЭС - Невинно-мысск, ПС 500 кВ Невинномысск и заходами ВЛ 330 кВ филиала ФСК - МЭС Юга»; 5) существующими ВОЛС в городах Белгород, Воронеж, Липецк, Волгоград, Ростов-на-Дону, Пятигорск.
Рис. 2. Подстанция 500 кВ Бескудниково
Рис. 4. Подстанция 500 кВ Чагино
Рис. 5. Подстанция 500 кВ Западная
Рис. 6. Подстанция 750/500 кВ Белый Раст (открытое распределительное устройство - ОРУ 110 кВ)
Рис. 3. Подстанция 500 кВ Очаково
Рис. 7. Теплоэлектроцентраль № 26 г. Москва
Рис. 8. Схема организации волоконно-оптической сети передачи «Московское Кольцо 500 кВ»
Рис. 9. Линейная схема ВОЛС подстанций 500 кВ «Московское Кольцо» и прилегающей сети 220 и 110 кВ
Оборудование системы передачи должно поддерживать следующие информационные интерфейсы [4]:
1. Транспортное оборудование SDH: STM-16, STM-4, STM-1 (Рекомендация МСЭ-Т G.957, оборудование должно поддерживать оптические и электрические стыки STM-1), Е3, Е1, Ethernet с поддержкой протоколов GFP, LCAS, VCAT.
2. Оборудование гибкого мультиплексирования: а) STM-1 (Рекомендация МСЭ-Т G.957, оборудование должно поддерживать оптические и электрические стыки STM-1), Е3, Е1, и*64 кбит/с, Ethernet с поддержкой протоколов GFP, LCAS, VCAT; б) речевые интерфейсы (FXO, FXS), интерфейсы данных (V.24/V.28, Х.21, RS-232), интерфейсы сопряжения с существующими устройствами РЗ и ПА: «сухой контакт» (детализируются на этапе разработки рабочей документации).
3. Оборудование маршрутизации и коммутации: Е1, Ethernet (10/100/1000 Мбит/с).
Оборудование системы передачи должно поддерживать следующие служебные интерфейсы: а) внешней синхронизации 2048 кГц и 2048 кбит/с (два входа и два выхода, Рекомендация МСЭ-Т G.703, входное/выходное сопротивление 120 Ом (симметричное)); б) интерфейсы служебной связи (цифровые по Рекомендациям МСЭ-Т V. 11 и G.703 с возможностью выбора и доступом к байтам Е1 и Е2; аналоговые - 2-х и/или 4-провод-ные (600 Ом сим.; вход - 0 дБ/выход - 0 дБ)), Ethernet с полосой пропускания 2 Мбит/с; в) интерфейс сигнализации стойки/ряда/станции, интерфейсы управления.
Оборудование системы передачи должно обеспечивать: а) автоматическое гашение лазера (система ALS) в случаях превышения допустимой оптической мощности
передачи или пропадания приемного сигнала; б) кросс-коннект сигналов на уровнях VC-4-4с, VC-4, УС-3 и VC-12, совместимость с оборудованием, установленным на смежных ВОЛС, и возможность масштабирования.
Требования к качеству передачи. Секции и тракты, образованные ВОЛС, должны удовлетворять требованиям Рекомендаций МСЭ-Т М.2100, М.2101, G.783, G.958, G.823, G.825, G.826 для международных соединений.
Задержка при передаче информации между любыми двумя пунктами ВОЛС (пользовательскими интерфейсами) не должна превышать 1 мс.
Требования к системе управления: Система управления ВОЛС должна базироваться на принципах ТМЫ в соответствии с Рекомендацией МСЭ-Т М.3010 и предусматривать уровни управления элементами сети (ЭС) и сетью. Управление транспортным оборудованием, оборудованием доступа, маршрутизации и коммутации, оборудованием тактовой сетевой синхронизации должно осуществляться из создаваемых Центров управления - Волго-Донского ПМЭС, Черноземного ПМЭС, Ростовского ПМЭС, МЭС Центра и МЭС Юга. Мониторинг сети электропитания осуществляется с этих же объектах.
Следует отметить, что в энергетике немаловажной является возможность применения волоконно-оптических линий связи ЛЭП в релейной защите, а именно в продольных дифференциальных защитах линий [3]. Принцип действия продольной дифференциальной защиты кабельной или воздушной линий электропередачи основан на сравнении фазы и величины токов по концам защищаемой линии. При реализации такой
лэп
Рис. 10. Применение ВОЛС в продольных дифференциальных защитах линий
защиты в традиционном исполнении обмен выполнялся при помощи аналоговых сигналов малой мощности (50 Гц или тональной частоты). При использовании современных терминалов релейной защиты обычно реализуется обмен данными, представленными в двоичном коде. При реализации дифференциальной защиты на традиционной элементной базе средой передачи данных являются металлические контрольные провода.
Волоконно-оптические кабели стали активно применяться только в течение последних нескольких лет. Применение ВОЛС, встроенной в грозотрос, позволяет избежать проблем коротких замыканий на землю, а также импульсных помех при коммутациях силового оборудования и при ударах молнии. Упрощенная структурная схема применения ВОЛС в продольных дифференциальных защитах линий показана на рис. 10.
Как было сказано ранее, чаще всего волоконнооптические кабели связи используются в мультиплексном режиме, обеспечивая передачу данных различного назначения. Поэтому терминалы защит на подстанциях по обоим концам линии подключаются к волоконнооптической линии связи через мультиплексоры. Подключение к мультиплексорам, как правило, осуществляется по стандарту G.703 (рассматривающему электрические характеристики стыков цифровых интерфейсов передачи голоса или данных через цифровые каналы типа Е1). В некоторых случаях для целей защиты выделяются отдельные волокна, и в использовании мультиплексоров нет необходимости, в таком случае устройство защит должно иметь свои собственные оптические приемопередатчики. Отметим ряд преиму-
ществ использования волоконно-оптических линий связи в продольных дифференциальных защитах линий [3]: а) налаженный канал связи между двумя терминалами защит можно использовать для нужд телемеханики, а также для мониторинга электрических параметров и состояний коммутационных аппаратов подстанции на другом конце линии. Появляется возможность организовать оперативную блокировку линейных разъединителей с заземляющими ножами на подстанции с противоположенного конца линии; б) возможность использования такого типа защит на любых по длине линиях электропередачи; в) возможность организации работы защит по двум взаиморезервирующим друг друга волоконно-оптическим линиям связи.
Таким образом, на примере проекта «Московское Кольцо 500 кВ» и исходя из практики эксплуатации можно сделать вывод об определенном удобстве и надежности применения ВОЛС, построенной с использованием инфраструктуры электроэнергетики, не только для решения коммерческих «телекоммуникационных» задач, но и для успешного применения в области технологической связи, телемеханики, релейной защиты и автоматики.
ЛИТЕРАТУРА
1. Седунов В.Н. Развитие электрических сетей ОАО «ФСК ЕЭС» на территории Московского региона. Доклад генерального директора филиала ОАО «ФСК ЕЭС» - МЭС Центра министру энергетики РФ С.И. Шматко. М., 2011. 58 с.
2. Годовой отчет филиала ОАО «ФСК ЕЭС» - МЭС Центра. М., 2011. 228 с.
3. Ли В.А. Информационно-технологические системы МЭС Центра. Доклад начальника службы ИТС филиала ОАО «ФСК ЕЭС» -МЭС Центра на совещании в ОАО «СО ЕЭС». М., 2009. 35 с.
4. Технические требования на создание ВОЛС по титулу «Москва -Ростов-на-Дону в зоне филиалов ОАО «ФСК ЕЭС» - МЭС Центра и МЭС Юга: типовой альбом ОАО «Институт Энергосеть проект». М., 2008. 120 с.
Поступила в редакцию 17 марта 2014 г.
Chichyov S.I., Kalinin V.F., Glinkin E.I. FIBER-OPTIC COMMUNICATION LINE PROJECT “MOSCOW RING 500 kV” A project of fiber-optic communication line “Moscow Ring 500 kV” of Moscow enterprise of backbone electric grids is considered.
Key words: fiber-optic systems and lines of communication.
Чичев Сергей Иванович, Филиал ОАО «Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы» - Московские энергетические сети - Центра, г. Москва, Российская Федерация, кандидат технических наук, ведущий инженер системы автоматизации и телемеханики; Тамбовский государственный технический университет, г. Тамбов, Российская Федерация, кафедра биомедицинской техники, e-mail: [email protected]
Chichyov Sergey Ivanovich, Branch of JSC “Federal Grid Company of Unified Energy System” - Moscow Center Energetic Grids, Moscow, Russian Federation, Candidate of Technics, Leading Engineer of System of Automatization and Telemechanics, Tambov State Technical University, Tambov, Russian Federation, Bio-medical Technics Department, e-mail: [email protected]
Калинин Вячеслав Федорович, Тамбовский государственный технический университет, г. Тамбов, Российская Федерация, доктор технических наук, профессор кафедры электрооборудования и автоматизации, e-mail: [email protected] Kalinin Vyacheslav Fyodorovich, Tambov State Technical University, Tambov, Russian Federation, Doctor of Technics, Professor of Electronic Equipment and Automation Department, e-mail: [email protected]
Глинкин Евгений Иванович, Тамбовский государственный технический университет, г. Тамбов, Российская Федерация, доктор технических наук, профессор кафедры биомедицинской техники, e-mail: [email protected]
Glinkin Evgeniy Ivanovich, Tambov State Technical University, Tambov, Russian Federation, Doctor of Technics, Professor, Professor of Bio-medical Technics Department, e-mail: [email protected]
