Caso studio sul collegamento di amplificazione ottica a 1,25G / 220 km tra una stazione polare a Lin'an (Hangzhou) e una stazione di conversione a Shangyu (Shaoxing)

Contesto del progetto

Il progetto di trasmissione UHVDC ±800kV Gansu-Zhejiang è un'iniziativa nazionale chiave della strategia di trasmissione di energia da ovest a est. Come unità di supporto fondamentale del progetto del polo di terra del progetto della stazione di conversione ±800kV di Yuezhou, è necessario costruire un collegamento di trasmissione ottica a lunghissimo raggio di circa 220 km tra una stazione polare a Lin'an, Hangzhou e una stazione di conversione a Shangyu, Shaoxing. Il collegamento trasporta servizi di alimentazione chiave tra cui controllo e protezione CC, registrazione dei guasti, acquisizione sincrona dei dati e allarme antincendio, fornendo una base di comunicazione affidabile per il funzionamento stabile del sistema UHVDC.

Implementato con fibra ottica monomodale G.652D, il collegamento presenta una perdita di progetto totale fino a 52 dB. Le apparecchiature di trasmissione ottica convenzionali non possono coprire direttamente una distanza di trasmissione di 220 km. Pertanto, questo progetto adotta una soluzione combinata di amplificatore in fibra drogata con erbio (EDFA) e unità transponder ottiche OTU per ottenere la trasmissione di segnali a lunga distanza a 1,25G e garantire la fornitura stabile di molteplici servizi elettrici secondari.

Stazione polare a Lin'an (Hangzhou)

Stazione di conversione a Shangyu (Shaoxing)

Progettazione della soluzione di sistema

Il progetto distribuisce collegamenti di trasmissione di servizi multipli con apparecchiature a telaio montato su scheda. Sono configurati alimentatori doppi per garantire la sicurezza dell'alimentazione e un sistema di gestione della rete di supporto consente il monitoraggio in tempo reale dello stato operativo delle apparecchiature e dei parametri del percorso ottico. La nostra azienda ha progettato tre schemi di trasmissione di servizi (come segue) per diversi tipi di servizi di alimentazione, per un totale di 15 collegamenti di servizio, coprendo servizi critici come protezione, controllo, registrazione dei guasti, acquisizione dati e allarme antincendio.

1. Collegamento diretto amplificato a lungo raggio: i moduli ottici funzionano con amplificatori EDFA per ottenere la trasmissione trasparente a lunga distanza dei servizi di commutazione;

2. Collegamento amplificato bidirezionale a fibra singola: il canale di servizio principale di questo progetto, che adotta la trasmissione a lunghezza d'onda bidirezionale a fibra singola per trasportare i servizi principali di controllo-protezione e registrazione dei guasti UHVDC;

3. Collegamento di estensione della conversione fotoelettrica: realizza la trasmissione a lunga distanza inter-stazione dei servizi Ethernet di allarme antincendio.

Tutti i telai sono distribuiti con un'architettura hardware compatta e la gestione di rete basata sul Web facilita il personale di funzionamento e manutenzione in loco nel monitorare lo stato delle apparecchiature in tempo reale.

Implementazione e messa in servizio in loco

La messa in servizio in loco è stata effettuata come previsto nel rigoroso rispetto delle procedure di implementazione dell'ingegneria elettrica, coprendo attività di intero processo tra cui montaggio su rack delle apparecchiature, installazione delle schede, instradamento della fibra ottica, sintonizzazione del percorso ottico, configurazione della gestione della rete e debug congiunto dei servizi.

Le specifiche di selezione dei ponticelli in fibra sono state rigorosamente applicate durante l'implementazione per garantire il corretto abbinamento del percorso ottico. Dopo la distribuzione dell'hardware, è stata eseguita la calibrazione della potenza ottica per ciascun amplificatore EDFA per garantire un'uscita stabile e sono stati letti i dati di monitoraggio DDM dalle schede OTU per verificare gli indicatori chiave come la potenza ottica del trasmettitore/ricevitore e la temperatura del modulo.

È stato adottato un approccio di test gerarchico: i test di loop-back lato linea sono stati eseguiti per primi per verificare il percorso ottico dell'hardware, e i dispositivi di servizio secondari sono stati quindi collegati canale per canale. Combinato con lo stato dell'allarme di gestione della rete e i dati di servizio di back-end, ciascun canale è stato convalidato canale per canale per garantirne la conformità al momento della messa in servizio.

Alcune foto delle apparecchiature in loco sono le seguenti:

Fig. 1 Apparecchiatura dell'amplificatore presso la stazione polare di Guanyincun (in loco)

Fig. 2 Apparecchiatura di commutazione presso la stazione polare di Guanyincun (in loco)

Fig. 3 Apparecchiatura dell'amplificatore presso la stazione di conversione di Shangyu (in loco)

Fig. 4 Apparecchiatura di commutazione presso la stazione di conversione di Shangyu (in loco)

Risultati dei test chiave

Dopo la messa in servizio del sistema, l'intero set di apparecchiature funziona in modo stabile con un margine di potenza ottica sufficiente e tutti gli indicatori soddisfano gli standard di comunicazione di potenza UHVDC.

- Le unità amplificatrici ottiche EDFA funzionano in modo stabile, con una potenza ottica di uscita conforme ai valori di progetto, nessun allarme sulle schede e una compensazione efficace della perdita di cavi ottici a lungo raggio;

- Le unità transponder ottiche OTU mantengono un adeguato margine di potenza ottica di ricezione, con temperatura del modulo normale e nessun allarme dell'apparecchiatura;

- Tutti i canali di servizio sono stati attivati con successo. Il controllo e la protezione CC, la registrazione dei guasti, l'allarme antincendio e altri servizi vengono trasmessi in modo stabile, con indicatori di errore di bit conformi alle specifiche di comunicazione di potenza. Il sistema di trasmissione ottica a lunghissimo raggio è entrato ufficialmente in servizio.

Valore del caso

Questo progetto realizza con successo una trasmissione stabile del servizio di alimentazione su un collegamento ad alta perdita a lunghissimo raggio di 220 km, convalidando la praticabilità ingegneristica della soluzione di amplificazione ottica EDFA + OTU per scenari di comunicazione di supporto del polo di terra UHVDC. Il sistema può trasportare contemporaneamente molteplici servizi di alimentazione tra cui protezione, controllo, registrazione dei guasti e allarme antincendio, ed è dotato di gestione della rete visualizzata per facilitare la successiva operazione e manutenzione.

La consegna regolare del progetto stabilisce un punto di riferimento ingegneristico di alta qualità per la costruzione di comunicazioni di potenza a grandissima distanza di progetti UHVDC domestici, fornisce un riferimento pratico maturo e replicabile per successivi progetti di comunicazione di potenza a lunga distanza simili e supporta fortemente la messa in servizio e il funzionamento programmati del progetto UHVDC Gansu-Zhejiang.