風(fēng)電場光纜環(huán)網(wǎng)

劉剛　史朝暉　隋國蜀　管勇濤

摘? 要：由于傳統(tǒng)能源的局限性以及各種新能源技術(shù)的發(fā)展，風(fēng)電逐漸在全球范圍內(nèi)得到開發(fā)。近五年來，我國每年新增風(fēng)電裝機容量都在5000萬千瓦以上。智慧化風(fēng)電場、遠程集中監(jiān)控等先進技術(shù)的推廣應(yīng)用均要求數(shù)據(jù)直采的安全可靠，因此好的光纜環(huán)網(wǎng)架構(gòu)和合格的光纜環(huán)網(wǎng)施工工藝是數(shù)據(jù)安全可靠上傳的有效保證。本文首先論述了OPGW光纜、ADSS光纜在風(fēng)電場中的應(yīng)用及其優(yōu)缺點，其次分析了工程設(shè)計中光纜環(huán)網(wǎng)的接線方式，以及各種接線方式下的優(yōu)缺點，再次，列舉了部分風(fēng)電場光纜環(huán)網(wǎng)熔接過程中應(yīng)該注意的問題，最后得出本論文的研究結(jié)論，推薦采用風(fēng)機、箱變信息集中環(huán)網(wǎng)和風(fēng)機、箱變信息分別環(huán)網(wǎng)中風(fēng)機與鐵塔之間采用兩根導(dǎo)引光纜的接線形式。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電;光纜環(huán)網(wǎng);熔接技術(shù)。

0? 引言

由于傳統(tǒng)能源的局限性以及各種新能源技術(shù)的大力發(fā)展，風(fēng)能逐漸在全球范圍內(nèi)得到快速開發(fā)。近十年來每年的新增裝機容量都在5000萬千瓦以上。目前，我國風(fēng)電累計裝機容量達到2.1億千瓦（210GW），其中智慧化風(fēng)電場以及能夠遠程集中控制的風(fēng)電場占比越來越高，甚至一些老的風(fēng)電場要求改造成智慧化風(fēng)電場，以達到減員增效的目的。

智慧化風(fēng)電場是基于風(fēng)機數(shù)據(jù)直采技術(shù)，采集全部的風(fēng)機數(shù)據(jù)，借助大數(shù)據(jù)分析技術(shù)及人工智能技術(shù)，構(gòu)建風(fēng)電場大數(shù)據(jù)分析及智能診斷系統(tǒng)，解決風(fēng)電場分析運行能力差，精準梳理機組健康問題，助力風(fēng)電場從事后的故障維修向事前的預(yù)防性維護過度，從運行、維護和設(shè)備健康管理上研究制定應(yīng)對措施和指導(dǎo)意見，實現(xiàn)從“被動治理”到“主動預(yù)防”目標的轉(zhuǎn)變，確保機組的穩(wěn)定運行及風(fēng)電場的發(fā)電效益提升的一種技術(shù)。遠程集中監(jiān)控風(fēng)電場技術(shù)也是基于數(shù)據(jù)直采技術(shù)的智慧化應(yīng)用。

要實現(xiàn)風(fēng)場的大量數(shù)據(jù)（風(fēng)機、箱變數(shù)據(jù)）上傳至風(fēng)電場升壓站，甚至是遠程集控中心，都需要用到光纜通信。在設(shè)計與施工過程中，光線環(huán)網(wǎng)的重要性愈加凸顯。

本文首先論述了OPGW光纜、ADSS光纜在風(fēng)電場中的應(yīng)用及其優(yōu)缺點，其次分析了工程設(shè)計中光纜環(huán)網(wǎng)的接線方式，以及各種接線方式下的優(yōu)缺點，再次，列舉了部分風(fēng)電場光纜環(huán)網(wǎng)熔接過程中應(yīng)該注意的問題，最后得出本論文的研究結(jié)論，推薦采用風(fēng)機、箱變信息集中環(huán)網(wǎng)和風(fēng)機、箱變信息分別環(huán)網(wǎng)中風(fēng)機與鐵塔之間采用兩根導(dǎo)引光纜的接線形式。

1風(fēng)電場光纜通信的光纜選擇

目前，風(fēng)電場光纖通信中用到的光纜有兩種：OPGW光纜和ADSS光纜。OPGW 和ADSS光纜結(jié)構(gòu)型式相似，二者均由承擔(dān)信號傳輸?shù)墓饫|單元部分與承擔(dān)機械強度的加強單元部分組合而成。從結(jié)構(gòu)組成方面分析，其主要區(qū)別在于ADSS 光纜加強單元為芳綸紗，OPGW光纜加強單元材料為金屬線。

從性能方面分析，OPGW 光纜具備架空地線和光纜的一切功能和性能，集機械、電氣、傳輸優(yōu)勢為一體，一次施工、一次完成，安全可靠性高，抗風(fēng)險能力強;而 ADSS光纜則需要同期架設(shè)一根普通地線，二者安裝位置不同，分兩次施工完成，電力線事故時不影響其正常工作，運行維護時也可不停電檢修。OPGW光纜一次施工，降低了施工周期和施工費用，ADSS光纜因需要單獨的地線而需要兩次施工，施工周期長，施工費用高。

綜合兩種光纜的優(yōu)缺點，在風(fēng)電場設(shè)計與施工中OPGW光纜更為常用。

2 風(fēng)電場環(huán)網(wǎng)分類

2.1 風(fēng)機、箱變數(shù)據(jù)信息集中環(huán)網(wǎng)

風(fēng)機、箱變的監(jiān)控數(shù)據(jù)通過同一個環(huán)網(wǎng)送至升壓站，在升壓站通過相應(yīng)的信息分離技術(shù)，將信息分別送入風(fēng)機監(jiān)控系統(tǒng)和箱變監(jiān)控系統(tǒng)。

從圖1中可以看出將相變測控的數(shù)據(jù)信息用光纜送入風(fēng)機的交換機，風(fēng)機監(jiān)控單元的數(shù)據(jù)信息也送入風(fēng)機交換機。在風(fēng)電場中，箱變離風(fēng)機的位置一般都在30米范圍內(nèi)，如果風(fēng)機監(jiān)控單元接口允許的情況下，將箱變測控數(shù)據(jù)信息通過網(wǎng)線或者光纜送入風(fēng)機交換機。

從圖2中可以看出光纜環(huán)網(wǎng)中，風(fēng)機、箱變信息采用光纜的1、2、3、4芯進行環(huán)網(wǎng)通信，剩余芯數(shù)可以備用，也可以用于視頻監(jiān)控等。

2.2 風(fēng)機、箱變數(shù)據(jù)信息分別環(huán)網(wǎng)

在實際施工過程中，風(fēng)機與鐵塔之間的光纜連接常見的接線形式有兩種，分別為配置2根光纜和配置1根光纜。根據(jù)此處光纜數(shù)量的不同，其接線方式也會有所不同。

1.風(fēng)機至鐵塔間配置1根光纜

風(fēng)機與鐵塔之間配置1根光纜，如圖3所示：

從圖3中可以看出，風(fēng)機數(shù)據(jù)信息通過風(fēng)機交換機接至風(fēng)機的終端盒，箱變的數(shù)據(jù)信息通過箱變交換機接至風(fēng)機終端盒，通過風(fēng)機的終端盒將數(shù)據(jù)信息通過1根光纜共同送入風(fēng)機對應(yīng)鐵塔接續(xù)盒，每一臺風(fēng)機、箱變均采用此種方法連接。圖4為風(fēng)機對應(yīng)鐵塔接續(xù)盒的接線圖，從圖中可以看出，風(fēng)機到鐵塔的24芯光纜中，12芯接收信息、12芯發(fā)送信息，這樣導(dǎo)致的結(jié)果是備用芯線數(shù)量不足，但是能夠保證不影響本期所有風(fēng)場信息組成完整的光纖環(huán)網(wǎng)。

2.風(fēng)機至鐵塔間配置2根光纜

從圖5中可以看出，風(fēng)機數(shù)據(jù)信息通過風(fēng)機交換機接至風(fēng)機的終端盒，箱變的數(shù)據(jù)信息通過箱變交換機接至風(fēng)機終端盒，鐵塔接續(xù)盒如圖6所示，數(shù)據(jù)信息從上一鐵塔接續(xù)盒接至本級鐵塔接續(xù)盒，然后從一根光纜進入風(fēng)機光纜交換機，再從風(fēng)機光纜交換機由另外一根光纜將信息接入本級鐵塔接續(xù)盒，再接入下一級鐵塔接續(xù)盒，完成整合信息的收集傳遞。此種接線方式，風(fēng)機與相應(yīng)鐵塔之間有兩根光纜，相應(yīng)增加工程量。

2.3 各種環(huán)網(wǎng)形式的優(yōu)缺點

各種環(huán)網(wǎng)接線方式具有其本身的優(yōu)缺點，如表1所示。

3 光纜熔接應(yīng)注意的問題

在光纜熔接施工過程中，應(yīng)該注意以下幾個問題：

1） 有完整詳細的光纜熔接記錄，長度及損耗測試報告，保證熱熔點損耗最大不超過0.03dB/點。

2） 光纜終端盒安裝在控制柜預(yù)留位置，確保尾纖在盒內(nèi)的盤纖質(zhì)量，不應(yīng)因盤纖、固定而受損。

3） 出終端盒尾纖應(yīng)在盒內(nèi)固定，不易被拉出盒外，并使光纜終端盒外部尾纖長度最長。

4） 尾纖段必須編號并清楚牢固標示。尾纖標號方式：本端尾纖號-尾纖遠端風(fēng)機號-遠端尾纖號-損耗值。

5） 光纜熔接時，每段光纜及對應(yīng)尾纖需進行相應(yīng)編號，以免混淆。

4 結(jié)論

光線環(huán)網(wǎng)是智慧型風(fēng)電場及遠程集中控制風(fēng)電場信息采集的有效保證，因此光線環(huán)網(wǎng)的重要性不言而喻。通過本文研究及大量的工程應(yīng)用，推薦采用風(fēng)機、箱變信息集中環(huán)網(wǎng)和風(fēng)機、箱變信息通過2根導(dǎo)引光纜環(huán)網(wǎng)這兩種形式，這樣既保證了網(wǎng)架架構(gòu)簡單明晰，又能保證足夠的備用芯線。

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作者簡介：

劉? 剛（1984-），男，山東濟南，工程師，從事火電、生物質(zhì)、光伏、風(fēng)電等電站的電氣設(shè)計工作。