智能變電站電力屏柜光纖管理分析

叢 贇 舒 琪 張舒潔

（國網浙江省電力公司舟山供電公司，浙江 舟山316000）

0 引言

智能變電站內光纜取代了大量的電纜［1］，導致電力屏柜內光纖管理能力不足，智能變電站屏柜內的光纖布置較亂、長短不一，影響電力屏柜內光纜布線工藝美觀，給二次施工帶來不便。國網浙江省電力公司舟山供電公司建設管理的220kV云頂變電站利用“垂直走儲纖＋水平走纖”方案，有效地解決了智能變電站光纖管理問題，工藝美觀，效果良好，該工程現已建成投產。這一技術的應用及推廣，是通信技術在電氣工程中的一次新的嘗試。

1 光纖管理現狀分析

智能變電站是堅強智能電網建設中實現能源轉換和控制的核心平臺之一［2］，是智能電網的重要組成部分，隨著國內智能變電站的推廣和應用，核心技術、關鍵設備等均取得重大突破。智能變電站的優越性之一為站內光纜取代電纜，數字取代模擬，比常規站增加了過程層網絡，通過合并單元、智能終端實現就地采集與控制，光纜取代常規站的大量長電纜，避免了電纜帶來的電磁兼容、傳輸過電壓和兩點接地等問題，從根本上解決了抗干擾問題，提高了傳輸可靠性［3］。

屏柜是作為變電站建設重要環節上廣泛應用的一種裝置，主要用于承載和管理各種控制設備和接入線纜。由于早期采集和控制信號都是通過電纜傳輸，因此屏柜不涉及光纖管理的問題。隨著智能電站引發的大規模光纖的應用，電力屏柜光纖管理能力不足的現象暴露無遺，光纖布置雜亂、長短不一嚴重影響屏內布線美觀，間接影響施工進度，甚至會導致竣工驗收難以通過。

電信是光纖應用最早的行業，借助電信光纖管理工具成為電力首選。電力光纖應用之初采用電信光纖管理裝置——光纖配線架（簡稱ODF）來管理電力光纖，但建設過程中發現ODF無法管理電力光纖。這是因通信規模和應用方式不同，ODF作為完整裝置用于電力不行，但將其內部功能分解后移植到電力屏柜可行。ODF內部功能有光纖配線、光纖存儲、光纖垂直與水平走纖通道、光纜開剝固定分歧、接入光纜高壓防護等，只有光纖配線功能比較適合移植，其他功能必須通過適應性改造才能用于電力屏柜。配線功能需要根據現場接入光纖數量和接頭類型配置，因此被設計成活動安裝方式，這正好與電力屏柜內部設備安裝方式一致。目前，許多電力企業屏柜出廠時都安裝有光纖配線箱。光纖配線箱又稱光纖配線單元，簡稱ODU。由于ODF專為光纖管理設計，因此許多功能被設計在架體上，如走纖通道。國內一些電力龍頭企業與專業公司配合在這方面做過成功嘗試，如：在屏柜中安裝活動式光纜固定分歧器，實現接入光纜固定分歧和高壓防護功能；安裝機架式光纖儲纖盒，實現光纖水平走線存儲功能等。功能再造是提高電力屏柜光纖管理能力的一種有效途徑。

電力屏柜增加光纖管理功能的同時也擠占了屏柜空間。比較典型的例子：機架式儲纖盒提供了光纖水平方向走線儲纖功能，卻占用了設備管理空間，如圖1所示。

圖1 機架式儲纖盒

屏柜內光纖垂直走線通道只能在電纜管理空間中尋找。電纜管理空間位于設備空間兩側，安裝有垂直U／G軌及接線端子。由于電纜管理空間能夠留給光纖線纜垂直走線的通道十分狹小，因此只能在屏柜兩側安裝一層網格供光纖爬行通過，儲纖功能只能交給水平方向實現，這必然就會占用設備空間。

“垂直走纖＋水平走儲纖”也許是目前電力屏柜提高光纖管理能力的最好解決方案。但隨著光纖應用規模擴大，水平方向占用空間過多導致屏柜承載設備能力下降問題也愈發突出。

2 光纖管理方案及措施

電力屏柜光纖管理是否存在更好的解決方案成為一些電力企業的探索目標。在工程實際建設過程中，應具體問題具體分析，根據不同的情況確定不同的施工方案。方案與屏柜結構息息相關，電力屏柜結構上的差異，導致方案的約束條件繁多，主要包括以下幾個方面：（1）各屏柜可提供的垂直空間大小不同，要保證方案在各種屏柜內的可實施性；（2）垂直通道中水平層面空間狹小，要防止光纖走線與儲纖管理在同一水平層面發生沖突；（3）各廠家屏柜側面安裝位置不同；（4）走儲纖管理需要手工操作，要求保證現場工程師在產品內部狹小空間中操作；（5）滿足低成本要求等。

綜合上述各種情況，目前電力屏柜內光纖管理方案主要有“垂直走纖＋水平走儲纖”、“垂直走儲纖＋水平走纖”、“垂直走儲纖＋水平走儲纖”3種方案。

2.1 垂直走纖＋水平走儲纖

目前大多屏柜廠家采用“垂直走纖＋水平走儲纖”，“垂直走纖”指屏柜側面安裝網格板或壁掛板，“水平走儲纖”指安裝機架式儲纖盒。此方案的優點是簡單、成本最低。同時，在屏柜無法開放側面空間時，僅能采取該種方案。

該方案在電力屏柜內垂直空間上能保證光纖管理能力，但在水平空間上占用了設備管理空間，而且在水平空間上儲纖能力不強，隨著智能變電站的日益推進和發展，光纖應用規模增大，僅僅在狹小的水平空間上進行光纖管理愈發不足。

2.2 垂直走儲纖＋水平走纖

電力屏柜原本沒有可供光纖管理使用的垂直空間。但光纖應用擴大導致電纜應用減少，電纜減少導致管理電纜接線端子減少，端子減少安裝端子的U／G軌就可以減少，一旦減少U／G軌就可以在屏柜一側釋放出較為寬敞的垂直空間，這就為光纖在垂直方向管理提供了空間基礎。當電纜接線端子減少到可以集中安裝在屏柜一側時，多余的那根U／G軌就可以撤除，實現電力屏柜內“光電兩側分開走”。

“垂直走儲纖＋水平走纖”指在屏柜側面垂直方向安裝的網格板或壁掛板上加裝儲纖倉和儲纖盤等附件，使其具備儲纖功能。“水平走纖”指安裝水平導纖架或線槽。

該方案的優點是利用垂直空間進行光纖儲纖管理，光纖在水平方向需求長度可在垂直儲纖時進行調節，致使屏柜內光纖布線工藝美觀，不會有屏柜內光纖布線凌亂、長短不一的現象，且水平方向上不會占用設備空間，舟山供電公司建設管理的220kV云頂變電站即采用該方案。

其缺點就是成本略高，需在屏柜一側增加儲纖盒及儲纖盤等。

2.3 垂直走儲纖＋水平走儲纖

當屏柜可開放側面空間并且不能滿足垂直方向儲纖量（光纜量大）時，宜采用“垂直走儲纖＋水平走儲纖”方案。

該方案集合上述2種方案的儲纖能力，既提高了方案成本，又占用了設備水平空間，但在光纖量不大的情況下不宜使用。

3 結語

智能變電站少量光纜代替大量電纜，連接介質的減少不代表施工工藝要求的降低，上述3種光纖管理方案在目前電力施工過程中最具可實施性［4］。只要對工程有利就是好的管理辦法，項目單位、施工單位、設計單位、設備廠家在工程實際建設過程中，根據現場實際情況，互相交流，以電力屏柜光纖管理達到ODF的水平為目標不斷改進、提高。

［1］劉振亞.智能電網知識讀本［M］.北京：中國電力出版社，2010

［2］劉振亞.智能電網知識問答［M］.北京：中國電力出版社，2010

［3］Q／GDW383—2009 智能變電站技術導則［S］

［4］張文亮，劉壯志，王明俊，等.智能電網的研究進展及發展趨勢［J］.電網技術，2009（13）