主配協同化解電力通信光纜共模風險方案研究

摘要：廣州中心城區的電網建設難度日益增大，管線走廊資源日益緊缺，高壓變電站光纜同塔、同溝、同隧道出線的情況時有發生，該結構下同塔、同溝、同隧道光纜出現故障將導致同一電壓層級變電站對外通信全部中斷，不能滿足通信光纜“110 kV及以上電壓等級廠站不少于2條獨立的光纜路由并成環，同塔、同溝的光纜不應被認為獨立路由”的規劃原則要求。為高效解決變電站站外同塔、同溝、同隧道共模風險，利用同一變電站不同電壓等級出線路徑和管廊分散的特點，提出了針對220 kV、110 kV變電站不同結構下主配協同化解通信光纜共模風險的方案，在不大幅增加一次網架規模的前提下，此方案有效解決了高壓變電站通信光纜共模的風險。

關鍵詞：主配協同;共模風險;電力通信光纜;光纜規劃

0 引言

協同規劃思想起源于20世紀70年代，主要用于研究不同事物的共同特征及協同機理。在電氣工程領域，文獻[1]基于協同工作理論框架，開發了城市電網協同負荷預測系統;文獻[2]提出了配網一次網架與信息系統協同規劃的模型和方法;文獻[3]提出了主動配電網拓撲結構和配電網主動元素協同規劃的方法;文獻[4]提出了主配協同開展負荷預測的方法、不同電壓層級規劃項目的優選和決策方法以及項目評審協同聯動的要素和方法。

針對變電站站內光纜進線共模風險（同溝、同豎井、同機房槽道），文獻[5]結合工程實際，提出站內引入光纜“雙路由”的典型設計方案;文獻[6]提出一種新型變電站內光纜雙溝道改造方案。本文側重于利用主配協同的基本方法，利用變電站不同電壓層級管廊分散的特點，開展變電站站外線路部分同路徑敷設光纜的共模（同塔、同溝、同隧道）風險解決方案研究。

1 研究背景

目前廣州中心城區電網建設難度日益增大，管線走廊資源日益緊缺。220 kV變電站首期終端運行或者同塔、同隧道4回進線的情況時有發生;110 kV變電站則大多采取首期2臺主變、2回進線的線變組結構，組建典型的“3T”電網結構，受到進站管廊資源限制，多數采取2回線路同塔、同溝、同隧道進站方式。

根據《中國南方電網公司“十四五”智能電網通信網絡規劃技術原則》，對光纜網規劃要求：“110 kV及以上電壓等級廠站不少于2條獨立的光纜路由并成環，同塔、同溝的光纜不應被認為獨立路由。”目前廣州電網存在變電站外共桿塔及共管道的風險62項，可能導致單個220 kV變電站通信業務全部中斷。“十四五”期間，在規劃新建的110 kV及以上輸變電項目中，受進站管廊資源限制，存在變電站外共桿塔及共管道的風險共計約82項。若開辟新的進站線路和廊道，以滿足通信光纜不少于2條獨立的光纜路由并成環的要求，則會大幅增加投資，同時將導致一次設備利用率低下。

本文針對以上問題，利用同一變電站不同電壓等級出線路徑和管廊分散的特點，針對廣州電網220 kV、110 kV變電站的典型光纜共模風險結構，提出不同電壓層級主配協同構建不少于2條獨立的光纜路由并成環的典型結構模式，并提出項目的推進管理建議。

2 220 kV變電站光纜雙路由構網方案

（1）220 kV常規變電站典型終端結構，通過110 kV對外聯絡線路構建第二路光纜路由并成環，其結構圖如圖1所示。

在圖1中，對于220 kV終端結構A站，該站所接入的110 kV變電站A站另外1回電源線來自對側220 kV變電站B，在該情況下，可通過220 kV A站—110 kV A站—220 kV B站構建第二路光纜路由并成環。

（2）220 kV常規站無對外110 kV聯絡的站點，220 kV直降20 kV變電站典型終端結構，通過10/20 kV對外聯絡線路構建第二路光纜路由并成環，其結構圖如圖2所示。考慮到通過10/20 kV中壓配網構建第二路光纜路由可靠性的要求，通過10/20 kV配電房的數量應控制在5～7座。

3 110 kV變電站光纜雙路由構網方案

110 kV變電站利用10 kV線路構建第二路光纜路由并成環，其結構圖如圖3所示。

在圖3（a）中，110 kV變電站A為電源單一來源站點，2回110 kV電源全部來自220 kV變電站A。該種情況可通過10 kV中壓配網與近區主網系統220 kV站點構建第二路光纜路由并成環。

在圖3（b）、圖3（c）中，110 kV變電站A電源來自2個不同220 kV變電站A和B，但是該站出站段仍然存在共模風險。該種情況可通過10 kV中壓配網與近區主網系統220 kV站點或者近區110 kV站點構建第二路光纜路由并成環。

4 項目推進管理建議

（1）對于220 kV變電站光纜共模風險，為保障第二回路由的可靠性，建議優先考慮利用該站110 kV出線對外聯絡跳接回主網，形成第二回獨立光纜路由。對于110 kV出線對外聯絡不具備條件的，可考慮通過該站10/20 kV中壓配網對外聯絡構建第二回獨立光纜路由，為保障可靠性要求，通過10/20 kV配電房的數量應控制在5～7座。

（2）對于110 kV變電站光纜共模風險，通過該站10/20 kV中壓配網對外聯絡構建第二回獨立光纜路由，為保障可靠性要求，通過10/20 kV配電房的數量應控制在5～7座。

（3）對于新建220 kV、110 kV變電站存在光纜共模風險的，構建第二路光纜路由的原則與問題站點規劃措施一致。值得注意的是，對于需要配套110 kV配網構建第二回獨立光纜路由的220 kV站點，其片區110 kV站點一次系統方案需考慮與光纜構網的協同;對于需要配套10/20 kV中壓配網構建第二回獨立光纜路由的220 kV、110 kV站點，主配網工程立項實施及管理的主體存在差異，需要在問題站點主網可研階段，參考中壓配電網規劃，對新建10/20 kV出線對外建立中壓聯絡進行評估，將構建的獨立光纜路由方案納入主網工程范圍，作為配套工程與主網同期投產。

5 結語

本文從廣州電網通信光纜規劃實際面臨的問題出發，針對目前存在的220 kV、110 kV變電站站外光纜路由共模風險，利用變電站不同電壓層級管線分散的特點，提出通過低電壓等級對外聯絡通道構建第二路光纜路由并成環的建議，并對項目推進落實過程中面臨的問題提出了管理層面的建議，對指導電力通信光纜規劃具有一定的借鑒意義。

[參考文獻]

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[3] 高紅均，劉俊勇.考慮不同類型DG和負荷建模的主動配電網協同規劃[J].中國電機工程學報，2016，36（18）：4911-4922.

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[5] 魏勇，張合明，戴雪嬌，等.變電站站內引入光纜雙路由優化設計分析[J].河北電力技術，2017，36（5）：41-43.

[6] 曹美，榮定權，王斌，等.一種新型變電站內光纜雙溝道改造方案[J].安徽電氣工程職業技術學院學報，2018，23（1）：83-86.

收稿日期：2020-07-17

作者簡介：郭挺（1987—），男，湖北隨州人，碩士，高級工程師，研究方向：電力系統規劃。