一、工程概況
海上風(fēng)電項(xiàng)目位于某東部海域,總裝機(jī)容量400MW,配套建設(shè)一座220KV海上升壓站和一座陸上集控中心。華潤(rùn)電力蒼南1#海上風(fēng)電項(xiàng)目建成后,年上網(wǎng)電量約為12億千瓦時(shí),每年可節(jié)約標(biāo)煤約39萬(wàn)噸,減排二氧化碳80萬(wàn)噸,有利于優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),推進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí),加快區(qū)域經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。
(圖源于網(wǎng)絡(luò))
微波傳輸通信系統(tǒng),作為備用傳輸線路,在海纜光纖中斷(含通信設(shè)備)的異常狀態(tài)下,實(shí)現(xiàn)升壓站應(yīng)急情況下數(shù)據(jù)的回傳、基本通信功能和緊急系統(tǒng)的啟動(dòng)和關(guān)斷。為平臺(tái)的安全提供通信鏈路的保護(hù)。根據(jù)傳輸業(yè)務(wù)的不同種類,微波設(shè)備主要分為兩類:電路型設(shè)備(E1,STM-N-即微波SDH,Nx64K)和網(wǎng)絡(luò)型設(shè)備(微波擴(kuò)頻)。前者大規(guī)模應(yīng)用于陸地運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò),也比較適合于變電站多業(yè)務(wù)的傳輸條件,但因抗干擾能力的不同,海面?zhèn)鬏斮|(zhì)量較差,業(yè)務(wù)經(jīng)常出現(xiàn)中斷。后者中的部分設(shè)備,克服海面多徑干擾的能力較強(qiáng),在適合條件下傳輸比較穩(wěn)定,但因?yàn)閭鬏數(shù)臉I(yè)務(wù)為網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù),在多業(yè)務(wù)使用中,應(yīng)配套相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)的隔離、管理,避免因多業(yè)務(wù)混合造成對(duì)原有模式的影響。
二、微波備用設(shè)備建設(shè)的必要性
由于本風(fēng)電場(chǎng)海上升壓站采用無(wú)人值班方式運(yùn)行,在陸上220kV開關(guān)站對(duì)海上風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控,海上升壓站內(nèi)所有系統(tǒng)信息均采用光纖通道作為主通道進(jìn)行傳輸,考慮海上升壓站平臺(tái)到陸上220kV開關(guān)站傳輸通道的可靠性,傳輸路由應(yīng)多重冗余設(shè)計(jì),根據(jù)項(xiàng)目冗余和可靠性的要求,在光纖傳輸為主的前提下,有必要建設(shè)微波備用傳輸通道作為風(fēng)電場(chǎng)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與內(nèi)陸集控中心的傳輸冗余通道。
三、微波配置方案
本期工程海上升壓站和陸上集控中心各設(shè)置1套微波通信設(shè)備,每套設(shè)備含微波網(wǎng)橋設(shè)備、單極化天線設(shè)備、路由器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等設(shè)備。微波采用擴(kuò)頻微波作為傳輸設(shè)備,兩側(cè)海上升壓站分別采用兩面單極化天線,形成高度分集,以提高傳輸?shù)姆(wěn)定性。此方式的優(yōu)點(diǎn)是克服海面多徑干涉的能力較強(qiáng)。從而結(jié)合已配置光纖通信通道和衛(wèi)星應(yīng)急備用通道實(shí)現(xiàn)海陸間多種通信方式并存,提高區(qū)域風(fēng)電場(chǎng)通信可靠性。
四、微波備用鏈路建設(shè)后的系統(tǒng)鏈路結(jié)構(gòu)
完善微波備用傳輸通道后的整體風(fēng)電場(chǎng)的升壓站與陸上開關(guān)站之間的整體通訊鏈路,如下圖:
光纖通信正常下,數(shù)據(jù)傳輸整體鏈路圖:
如果有衛(wèi)星通信系統(tǒng),也可以在其它光纜微波故障情況下使用,并可按時(shí)段租用。
微波通信系統(tǒng),也做為備用通道,僅在海上升壓站無(wú)法通過(guò)光纜傳輸數(shù)據(jù)至陸上控制中心的情況下,經(jīng)過(guò)微波傳輸至中心站;同理,其它海上升壓站與本升壓站有光纜等鏈路通道的情況下,也可以通過(guò)本升壓站傳輸數(shù)據(jù)至陸上集控中心站,鏈路:220KV其它海上升壓站à本220KV海上升壓站à傳輸至陸上集控中心,如上圖。
五、微波設(shè)備架設(shè)部署的現(xiàn)場(chǎng)條件
5.1 微波安裝輔助立桿
在風(fēng)電升壓站,微波設(shè)備安裝架設(shè),需要一定的條件,通常需要在升壓站頂層平臺(tái),靠近對(duì)端站方向的欄桿邊沿,固定或焊接一條直徑50mm~70mm(0.6~0.9米直徑天線,對(duì)于1.2米~1.8米直徑天線,安裝桿管直徑建議直徑70~130mm)的鍍鋅鋼管或不銹鋼鋼管,長(zhǎng)度建議在1.5米左右,鋼管應(yīng)垂直與海平面,不得傾斜焊接。焊接立桿兩邊盡量遠(yuǎn)離周邊其它無(wú)線電設(shè)施,而且固定天線位置正前方通訊方向,不得有其它金屬物體遮擋。用于固定微波設(shè)備和拋物面天線。如圖(僅供參考):
海上升壓站和陸地集控中心站(如有需要,需安裝在鐵塔制高點(diǎn)),互相面對(duì)面方向各自安裝一條輔助微波桿。
由于鋼管基礎(chǔ)的焊接工作,涉及到熱工作業(yè),需向甲方申請(qǐng)(包含相關(guān)所需管材、熱工焊接設(shè)備),并由甲方實(shí)施和完成,全程施工需遵守升壓站平臺(tái)相關(guān)管理規(guī)定,施工時(shí)務(wù)必做好防火措施,相關(guān)人員嚴(yán)格依照勞保規(guī)范和和遵循安全相關(guān)措施。
5.2微波安裝桿海拔高度要求
對(duì)于遠(yuǎn)距離微波無(wú)線傳輸?shù)那樾,我們需要考慮地球曲率以及無(wú)線電傳輸菲涅爾因素的影響,海上升壓站與陸地集控中心微波安裝鐵塔,二者相距30公里計(jì)算,采用5GHz頻段微波和MIMO雙極化高增益天線,海上升壓站的微波天線海拔掛高22米、陸地微波天線海拔掛高48米時(shí),傳輸鏈路仿真:
30.096公里時(shí),5.8GHz頻段的空間鏈路損耗為139.24dB;
微波發(fā)射功率按25dBm,海上升壓站按32dBi天線增益計(jì)算時(shí),微波信號(hào)余量:25+32+32-139.24=-50.24(dB),考慮到線摔、雨霧天氣的衰減預(yù)留10dB,信號(hào)抵達(dá)對(duì)端,完全可以獲得不低于-60dB的信號(hào)強(qiáng)度。
海面微波傳輸工程,點(diǎn)對(duì)點(diǎn)遠(yuǎn)距離傳輸,雖然長(zhǎng)距離傳輸海面反射可能會(huì)導(dǎo)致部分信號(hào)傳輸?shù)牟蛔悖捎霉β瘦^大發(fā)射功率而且盡可能提高天線增益,以提高系統(tǒng)富裕度,保證傳輸?shù)姆(wěn)定性。
六、微波設(shè)備系統(tǒng)圖
6.1 微波設(shè)備鏈路拓?fù)鋱D
6.2 拋物面天線安裝系統(tǒng)圖
設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)安裝和固定要求說(shuō)明:
1、天線和微波設(shè)備支撐桿,采用熱鍍鋅或不銹鋼管材,壁厚不小于2.5mm圓管,長(zhǎng)度1.5米;
2、支撐桿,建議立于與通信對(duì)端近的一面平臺(tái)頂部的欄桿外側(cè),距離不小于欄桿20cm;
3、支撐桿需盡量垂直于大地焊接或固定,盡量不要傾斜焊接,支撐桿可頂部和底部于平臺(tái)焊接或固定。