蘭州新區(qū)二次系統(tǒng)配電通信網(wǎng)規(guī)劃

劉一超

蘭州供電公司通信自動化工區(qū), 甘肅蘭州 730050

0 引言

城市電力工程規(guī)劃是城市規(guī)劃的重要組成部分，也是地區(qū)電力系統(tǒng)規(guī)劃在城市規(guī)劃體系中的深化和落實。根據(jù)甘肅省人民政府出臺的《關于加快推進蘭州新區(qū)建設的指導意見》（甘政發(fā)〔2010〕92 號），開發(fā)秦王川，建設蘭州新區(qū)，破解蘭州發(fā)展瓶頸，拓展城市發(fā)展空間，加快轉變生產方式，促進產業(yè)結構調整，實現(xiàn)“中心帶動”跨越發(fā)展的戰(zhàn)略目標。本規(guī)劃配合蘭州新區(qū)規(guī)劃調整，結合新區(qū)建設進度，優(yōu)化調整該地區(qū)的配電通信網(wǎng)規(guī)劃。

1 蘭州新區(qū)概況

1.1 蘭州新區(qū)規(guī)劃原則

城市電力工程規(guī)劃是依據(jù)城市規(guī)劃和地區(qū)電力系統(tǒng)規(guī)劃的總體發(fā)展目標以及有關標準，并考慮本地資源條件和能源合理利用等因素，正確處理近、遠期發(fā)展關系，提出城市發(fā)、輸、變、配、用電之間，相互協(xié)調發(fā)展的電力規(guī)劃方案。

1.2 蘭州新區(qū)現(xiàn)狀概況

蘭州新區(qū)是國務院批準的國家級第五個新區(qū)。位于蘭州市中心城區(qū)北部永登縣境內，南距蘭州市中心城區(qū)約70km，北距永登縣城約53km，東距白銀市區(qū)約79km，處于蘭州、西寧、銀川三個省會城市的中間位置。新區(qū)是蘭州市周邊最大的一處高原盆地，空間開闊、地勢平坦，非常適宜發(fā)展非農產業(yè)和大規(guī)模開發(fā)建設，是一塊難得的土地資源。新區(qū)工業(yè)發(fā)展處于起步階段。區(qū)內規(guī)模以上工業(yè)僅有4 家，主要工業(yè)園區(qū)為蘭州高新技術開發(fā)區(qū)空港循環(huán)經(jīng)濟產業(yè)園，該園區(qū)是蘭州市政府依托蘭州中川國際機場建設的一個高新技術產業(yè)園。目前入駐園區(qū)的企業(yè)有吉利汽車、蘭州分離科學研究所生物化學產業(yè)園等。

本次規(guī)劃依據(jù)總規(guī)，重點研究2013 年～2030 年，城市建設用地規(guī)模約170km2（不含機場控制范圍）地域內的配電通信網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃。

1.3 蘭州新區(qū)配電網(wǎng)概況

1.3.1 蘭州新區(qū)高壓配電網(wǎng)現(xiàn)狀

1）110kV 電網(wǎng)

規(guī)劃區(qū)內現(xiàn)有110kV 變電站3 座，即110kV 空港變（屬蘭州電網(wǎng)），位于中川鎮(zhèn)南部的隆號村，主變容量1×31500kVA，其電源由330kV 蘭州西變電站雙回路供電；110kV 源泰變（屬蘭州電網(wǎng)），位于秦川鎮(zhèn)源泰村南側，主變容量1×50000kVA，其電源由110kV 空港變電站雙回路供電；110kV 西岔變（屬白銀電網(wǎng)），位于皋蘭縣西岔鎮(zhèn)西北3km，主變2×40000kVA，其電源由白銀電網(wǎng)110kV 徐家川變電站雙回路供電。其中，空港變目前主要為空港工業(yè)園及周邊負荷供電。

2）35kV 電網(wǎng)

規(guī)劃區(qū)內現(xiàn)有西槽、秦川、四墩3 座35kV 公網(wǎng)變電站，以及中川、強鑫鐵合金、惠仁鐵合金3 座35kV 客戶專用變電站，其電源分別由110kV 龍泉變、110kV 空港變、110kV 西岔變等引出。其中西槽變（2×2000kVA）為中川鎮(zhèn)所屬地域農村電網(wǎng)供電；秦川變（2×2500+3150kVA）為秦川鎮(zhèn)所屬地域農村電網(wǎng)供電；四墩變（2×6300kVA）為西岔鎮(zhèn)部分地域農村電網(wǎng)供電；中川變（2×5000kVA）為中川機場專用變。

此外，蘭州新區(qū)北部邊界外圍的古山變、上古山變部分線路為新區(qū)范圍內上川鎮(zhèn)所屬地域農村電網(wǎng)供電。

1.3.2 蘭州新區(qū)中壓配電網(wǎng)現(xiàn)狀

蘭州新區(qū)范圍內現(xiàn)有10kV 架空公網(wǎng)出線23 條，總長度為506.289km，線路絕緣化率幾乎為零，線路供電半徑偏長的現(xiàn)象比較普遍，線路平均長度為24km，影響供電質量；10kV 配電變壓器351 臺。

2 蘭州新區(qū)配電通信網(wǎng)整體規(guī)劃

2.1 新區(qū)配電系統(tǒng)整體規(guī)劃目標

蘭州新區(qū)配電網(wǎng)以可靠、先進、互動、經(jīng)濟、實用為指導原則，通過對新區(qū)配電終端設備的建設及完善，逐步實現(xiàn)饋線自動化，做到對設備運行情況的實時監(jiān)測、及時進行故障區(qū)段定位、恢復非故障區(qū)段的供電；實現(xiàn)對遠方開關的遙控操作，縮短停電時間，提高新區(qū)內供電可靠性。

2.1.1 開展配電自動化建設，實現(xiàn)配電調度自動化，提升配電網(wǎng)管理水平

堅強配電網(wǎng)：建設網(wǎng)架堅強、運行靈活的配電網(wǎng)。

自動化：建設配電自動化主站系統(tǒng)、提高配網(wǎng)監(jiān)控能力和響應速度。

信息化：建設基于信息總線的配網(wǎng)調控一體化技術支持系統(tǒng)。

2.1.2 提高配電網(wǎng)的運行監(jiān)控能力，試點區(qū)域重要開關站、配電室、柱上開關實時監(jiān)控，改變“盲調”狀態(tài)

2.1.3 蘭州電網(wǎng)配電自動化按標準型方式建設，滿足調控一體化的要求

2.1.4 實現(xiàn)調控一體化，規(guī)范調度業(yè)務，使配網(wǎng)生產管理更加精細化

2.2 新區(qū)配電通信系統(tǒng)規(guī)劃目標

1）配電通信系統(tǒng)是實現(xiàn)配電自動化的關鍵環(huán)節(jié)，配電通信系統(tǒng)以滿足配電網(wǎng)通信需求為核心，建成技術先進、實用性好，網(wǎng)絡結構合理、可靠性高、覆蓋范圍廣、接入靈活、自愈能力強、綜合效能高的智能配電通信平臺，保證配電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟、高效運行；

2）采用統(tǒng)一的接口與主站系統(tǒng)對接，實現(xiàn)“統(tǒng)一通信接入、統(tǒng)一通信接口規(guī)范”的建設目標；

3）根據(jù)配電自動化實施范圍，新區(qū)配電通信網(wǎng)絡依托于本地建設的MSTP 光通信網(wǎng)絡，MSTP 光通信網(wǎng)絡中的變電站作為配電網(wǎng)所有信息業(yè)務的匯聚節(jié)點，將配電信息上傳至配電自動化主站系統(tǒng)，而新區(qū)的配電通信網(wǎng)絡則采用無源光網(wǎng)絡（EPON）技術進行網(wǎng)絡組織；

4）每個配電終端均采用雙PON 口ONU，光線路終端（OLT）放置在變電站作為通信子站層，利用骨干傳輸網(wǎng)絡對配電通信系統(tǒng)業(yè)務進行保護。至2017 年敷設光纜51.5km，安裝17 套ONU 設備，4 套OLT 設備；至2020 年共敷設光纜32.8km，共安裝32 套ONU 設備，9 套OLT 設備；至2030 年共敷設光纜195.7km，共安裝58 套ONU 設備，22 套OLT 設備；

5）按照統(tǒng)一規(guī)劃、節(jié)約投資的原則，建設配電通信網(wǎng)的綜合監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)EPON 網(wǎng)絡的拓撲管理、性能監(jiān)控、告警管理和故障檢測等；

6）對選定的開閉站、配電室實現(xiàn)“三遙”功能，饋線（聯(lián)絡開關、分段開關)實現(xiàn)“一遙”、“二遙”、“三遙”功能；

7）至2017 年實現(xiàn)重要開閉站“三遙”覆蓋率100 %，新建開關站、配電室自動化率達100%。

2.3 新區(qū)配電通信網(wǎng)規(guī)劃年限

2.3.1 2013 年-2017 年

4 座變電站：110kV 源泰變、B12、B9、110kV 空港變；

17 座開閉站：K53、K52、K19、K26、K25、K18、K24、K23、K10、K22、K21、K7、K8、K15、K14、K13、K6。

2.3.2 2017-2020 年

9 座變電站：110kV 源泰變、B12、B9、110kV 空港變、35kV 四墩變、B26、B2、B5、B27；

32 座開閉站：K53、K52、K19、K26、K25、K18、K24、K23、K10、K22、K21、K7、K8、K15、K14、K13、K6、K2、K3、K4、K5、K20、K27、K28、K29、K30、K31、K54、K55、K56、K57、K58。

2.3.3 2020 年-2030 年

22 座變電站：110kV 源泰變、B12、B9、110kV 空港變、35kV 四 墩 變、B26、B2、B5、B1、 B4、 B6、 B7、 B8、 B10、 B11、B15、B17、 B18、 B19、 B20、B25、 B27；

58 座開閉站（新區(qū)所有開閉站）。

2013-2030 年共計規(guī)劃涉及22 座變電站、58 座開閉站，其中110kV 源泰變、110kV 空港變、35kV 四墩變是已建變電站。

2.4 新區(qū)配電通信網(wǎng)規(guī)劃的組網(wǎng)原則

可根據(jù)城市建設具體情況，因地制宜，選擇合適的通信方式，在采用多種通信方式進行配電通信網(wǎng)的建設時，實現(xiàn)統(tǒng)一接入和統(tǒng)一規(guī)范。

配電通信網(wǎng)絡原則上應采用光纖傳輸網(wǎng)，在條件不具備的特殊情況下，也可采用其它專網(wǎng)通信方式作為補充。網(wǎng)絡應采用IP 技術體制，具備動態(tài)路由迂回能力，有較高的生存性，在滿足有關信息安全標準前提下，可以采用IP 虛擬專網(wǎng)方式。

新區(qū)配電通信網(wǎng)的組網(wǎng)原則是配電通信網(wǎng)與MSTP 骨干通信網(wǎng)絡能夠組合搭建，可采用MSTP+EPON 的方式來建設新區(qū)的配電通信網(wǎng)。

要求OLT 設備必須具備以太網(wǎng)光接口板（可提供GE 接口）或者155M 光接口板，以便能與MSTP 骨干網(wǎng)進行對接。截止2020 年底，新區(qū)配電通信網(wǎng)絡可采用同變電站不同纖芯或者不同光纜路徑實現(xiàn)“雙PON 口保護”組網(wǎng)方式；至2030 年底，新區(qū)配電通信網(wǎng)絡覆蓋站點均可實現(xiàn)不同變電站間“手拉手”組網(wǎng)方式，每個ONU 具有雙PON 口、冗余1+1 備份。OLT與ONU 之間的光纜覆蓋范圍為20km。

2.5 新區(qū)配電通信網(wǎng)規(guī)劃的纖芯分配方式

配電通信網(wǎng)光纜以“專芯專網(wǎng)”為具體建設原則，光纜纖芯容量上應充分考慮電能質量監(jiān)測業(yè)務、語音業(yè)務、視頻監(jiān)控、分布式電源控制、用戶用電信息采集和計量設備監(jiān)測，以及日益快速增長的通信需求，配電通信網(wǎng)光纜芯數(shù)選擇不小于12芯。

光纜選型原則是，具備電力隧道或地下管網(wǎng)資源的可選擇同路由敷設管道阻燃光纜；如果光纜路徑需走架空路線，就利用同桿塔架設ADSS 光纜。優(yōu)選單模G.652 光纖。纖芯分配原則為6 芯傳輸配電信息，6 芯用來傳輸用電信息。

2.6 新區(qū)配電通信網(wǎng)規(guī)劃的ONU 接入原則及方式

于每座開閉站內放置一套ONU 設備通過一芯光纖與之相對應變電站OLT 設備中的PON 接口進行連接。

要求ONU 設備必須具備雙PON 口，冗余1+1 備份。

ONU 采用并聯(lián)方式在分光器的接入點進行匯接，既實現(xiàn)抗多點失效，又實現(xiàn)主干線路的保護，確保設備實時高效的運行。

分光器分光級數(shù)可根據(jù)光纜衰耗的具體情況而定，OLT 設備至末端ONU 設備光纜全程衰耗不得超過-26dB，因此實際使用中一般不超過8 級分光。

3 蘭州新區(qū)配電通信網(wǎng)具體規(guī)劃

3.1 2013-2017 年

至2017 年，規(guī)劃圍繞110kV 源泰變、110kV 羅灣變（B12）、110kV 周家莊變(B9)、110kV 空港變等4 座變電站來建設新區(qū)配電通信網(wǎng)，規(guī)劃一共接入17 座開閉站。上述 4 座變電站均需安裝一套OLT 設備，17 座開閉站分別安裝一套ONU 設備。

110kV 源泰變：接入2 座開閉站，即K53、K52。

光纜路徑：K53——110kV 源泰變——K52。

K53 至110kV 源泰變光纜長度約3.2km，

K52 至110kV 源泰變光纜長度約3.6km。

110kV 羅灣變（B12）：接入4 座開閉站，即K19、K26、K25、K18。

光纜路徑：110kV 羅灣變（B12）——K19——K26——K25——K18。

110kV 羅灣變（B12）至K19 光纜長度約5.3km；

K19 至K26 光纜長度約2.2km，

K26 至K25 光纜長度約3.1km，

K25 至K18 光纜長度約1.9km。

110kV 周家莊變（B9）：接入5 座開閉站，即K24、K23、K10、K22、K21。

光纜路徑：110kV 周家莊變（B9）——K24，

110kV 周家莊變（B9）——K23——K10，

110kV 周家莊變（B9）——K23——K22——K21。

110kV 周家莊變（B9）至K24 光纜長度約2.6km，

110kV 周家莊變（B9）至K23 光纜長度約2.1km，

K23 至K10 光纜長度約4.5km，

K23 至K22 光纜長度約1.9km，

K22 至K21 光纜長度約3.1km。

110kV 空港變：接入6 座開閉站，即K7、K8、K15、K14、K13、K6。

光纜路徑：110kV 空港變——K7——K8——K15——K14——K13——K6——110kV 空港變。

110kV 空港變至K7 光纜長度約2.6km，

K7 至K8 光纜長度約3.5km，

K8 至K15 光纜長度約3.1km，

K15 至K14 光纜長度約2.8km，

K14 至K13 光纜長度約2.1km，

K13 至K6 光纜長度約2.2km，

K6 至110kV 空港變光纜長度約1.7km。

截止2017 年，蘭州新區(qū)配電通信網(wǎng)規(guī)劃范圍是4 座變電站和17 座開閉站，共計配置4 套OLT 設備、17 套ONU 設備、21 套ODF 終端、21 面機柜及50 個分光器等。新建光纜總長約為51.5km。

3.2 2017-2020 年

至2020 年，規(guī)劃圍繞35kV 四墩變、110kV 勝利變（B26）、110kV 馬家山變（B2）、110kV 姚家川變（B5）、B27 等5 座變電站來建設新區(qū)配電通信網(wǎng)，規(guī)劃這一階段共新接入15 座開閉站。上述 5 座變電站均需安裝一套OLT 設備，15 座開閉站分別安裝一套ONU 設備。

35kV 四墩變：接入1 座開閉站，即K27。

光纜路徑：35kV 四墩變——K27。

35kV 四墩變至K27 光纜長度約2.4km。

110kV 勝利變（B26）：接入2 座開閉站，即K56、K54。

光纜路徑：K56——110kV 勝利變（B26）——K54。

K56 至110kV 勝利變（B26）光纜長度約2.8km，

110kV 勝利變（B26）至K54 光纜長度約7.1km。

110kV 馬家山變（B2）：接入4 座開閉站，即K2、K3、K4、K5。

光纜路徑：K2——110kV 馬家山變（B2）——K5——K4——K3。

K2 至110kV 馬家山變（B2）光纜長度約1km，

110kV 馬家山變（B2）至K5 光纜長度約1.5km，

K5 至K4 光纜長度約1.9km，

K4 至K3 光纜長度約1.6km。

110kV 姚家川變（B5）：接入5 座開閉站，即K28、K29、K30、K31、K20。

光纜路徑：K31—K29—110kV 姚家川變（B5）—K30—K28—K20。

K31 至K29 光纜長度約2.1km，

K29 至110kV 姚家川變（B5）光纜長度約1.1km，

110kV 姚家川變（B5）至K30 光纜長度約1.1km，

K30 至 K28 光纜長度約2.2km，

K28 至K20 光纜長度約2.2km。

B27：接入3 座開閉站，即K55、K57、K58。

光纜路徑：K57——K58——B27——K55。

K57 至K58 光纜長度約2.3km，

K58 至B27 光纜長度約1.76km，

B27 至K55 光纜長度約1.8km。

截止2020 年，蘭州新區(qū)配電通信網(wǎng)規(guī)劃范圍共涉及9 座變電站和32 座開閉站，其中除去2017 年已建設站點外，涉及新建變電站5 座、開閉站15 座。共計配置5 套OLT 設備、15套ONU 設備、20 套ODF 終端、20 面機柜及50 個分光器等。新建光纜總長約為32.8km。

3.3 2020-2030 年

2020 年至2030 年，鑒于這一階段已跨越10 年，光纜及設備都已接近運行極限，設備及網(wǎng)絡拓撲結構均應根據(jù)實際運行情況進行全面改造。2020 至2030 年間，新區(qū)配電通信網(wǎng)規(guī)劃涉及22 座變電站（110kV 空港變、110kV 源泰變、110kV 羅灣變（B12）、110kV 周家莊變（B9）、35kV 四墩變、110kV 勝利變（B26）、110kV 馬家山變（B2）、110kV 姚家川變（B5）、B1、 B4、 B6、 B7、 B8、 B10、 B11、B15、B17、 B18、 B19、 B20、B25、 B27）和58 座開閉站。預計配置22 套OLT 設備、58 套ONU 設備、80 套ODF 終端、80 面機柜及180 個分光器等。新建光纜總長約為195.7km。

3.3 關于柱上開關的規(guī)劃

本次規(guī)劃中主要考慮58 座開閉站的信息接入，對于共計1080 臺柱上開關的信息接入，原則上呈鏈路形式就近接入變電站的OLT 設備。柱上開關處均采用具有雙PON 口的ONU 設備，光纜纖芯數(shù)量考慮選擇12 芯。由于柱上開關的特殊位置，光纜采用架空ADSS 光纜，可隨10kV 配電線路桿塔架設。柱上開關處的ONU 設備不需配置單獨的通信電源，可由配電采集裝置的電源給ONU 設備供電。ONU 設備及光纜終端盒與配電采集裝置一并安裝在柱上同一箱體內。柱上開關與OLT 設備所在站點之間的光纜覆蓋范圍為20km，衰耗≤-26dB，分光器級數(shù)建議不得超過8 級。

3.4 關于配電通信系統(tǒng)電源系統(tǒng)的規(guī)劃

3.4.1 配電通信電源系統(tǒng)配置原則

開閉站內通信電源系統(tǒng)單獨配置一套AC 220V、DC 220V/DC -48V 的AC-DC/DC 交、直流變換模塊電源，為通信設備提供兩路直流-48V 輸入；一套正極接地的標準-48V 的直流電源分配單元。

OLT 設備電源與骨干通信網(wǎng)設備電源在骨干通信網(wǎng)設備電源建設中統(tǒng)一考慮。

3.4.2 交、直流變換模塊電源

3.4.3 開閉站內通信AC-DC/DC 交、直流變換模塊電源采用一路AC 220V 和一路DC 220V 同時供電的方式，交流和直流輸入均可作為主用，另一種電源輸入即作為備用。當主用電源輸入中斷時，由備用電源供電，主、備用間必須做到無間隙切換。

3.4.5 開閉站內的通信AC-DC/DC 交、直流變換模塊電源中應配置監(jiān)控模塊和電源模塊，電源模塊采用冗余1+1 配置，單電源模塊容量不得低于30A，兩塊電源模塊正常為負載均衡負擔，并支持帶電插拔。

3.4.6 監(jiān)控模塊實現(xiàn)二遙功能

模塊裝置可提供通信接口，實現(xiàn)對該電源設備的遙信及遙測，其主要功能要求見下表。

遙測 交流輸入電壓、直流母線電壓、負載總電流等參數(shù)遙信交流電壓異常、AC/DC 直流變換裝置故障等信號

3.4.7 直流分配單元的技術標準

變化范圍：DC -48V（±20%）；

電網(wǎng)欠壓關閉：DC -45V；

電網(wǎng)過壓關閉：DC -56V；

工作溫度：-25 ～+50℃；

存儲溫度：-55 ～+75℃。

對于OLT 設備、ONU 設備，均需提供兩路32A 和四路16A的DC -48V 輸出空氣開關。

4 成效分析

電力EPON 中各個ONU 是通過無源光分路器連接在光纖網(wǎng)絡上的，各ONU 獨立工作，相互之間不受影響。當網(wǎng)絡同時出現(xiàn)分支光纖失效（即單個或多個分支光纖中斷）、設備失效（即ONU 的PON 口損壞、ONU 設備死機或突然掉電）等故障時，不會影響其他ONU 的正常工作。因此，EPON 通信網(wǎng)絡能夠抵抗多點失效，能給予蘭州供電公司配電通信網(wǎng)絡極大的安全保護。

5 2030 年目標展望

隨著終端通信接入網(wǎng)的不斷完善，將實現(xiàn)基于電力網(wǎng)、電力通信與信息網(wǎng)、電信網(wǎng)、有線電視網(wǎng)等的“多網(wǎng)融合”，為用戶提供社區(qū)廣告、IPTV、語音等集成服務，為供水、熱力、燃氣等行業(yè)的信息化、互動化提供平臺支持，拓展及提升電網(wǎng)基礎設施增值服務的范圍和能力。

[1]甘肅省人民政府.關于加快推進蘭州新區(qū)建設的指導意見，2010.

[2]蘭州市城市總體規(guī)劃 2010—2020（綱要文本）.

[3]城市配電網(wǎng)技術導則 Q/GDW370-2009.

[4]國家電網(wǎng)公司 “ 十二五 ” 配電網(wǎng)規(guī)劃（技術原則）指導意見.

[5]蘭州配電自動化試點工程建設實施方案.