智能变电站电力屏柜光纤管理分析

丛 贇 舒 琪 张舒洁

（国网浙江省电力公司舟山供电公司，浙江 舟山316000）

0 引言

智能变电站内光缆取代了大量的电缆［1］，导致电力屏柜内光纤管理能力不足，智能变电站屏柜内的光纤布置较乱、长短不一，影响电力屏柜内光缆布线工艺美观，给二次施工带来不便。国网浙江省电力公司舟山供电公司建设管理的220kV云顶变电站利用“垂直走储纤＋水平走纤”方案，有效地解决了智能变电站光纤管理问题，工艺美观，效果良好，该工程现已建成投产。这一技术的应用及推广，是通信技术在电气工程中的一次新的尝试。

1 光纤管理现状分析

智能变电站是坚强智能电网建设中实现能源转换和控制的核心平台之一［2］，是智能电网的重要组成部分，随着国内智能变电站的推广和应用，核心技术、关键设备等均取得重大突破。智能变电站的优越性之一为站内光缆取代电缆，数字取代模拟，比常规站增加了过程层网络，通过合并单元、智能终端实现就地采集与控制，光缆取代常规站的大量长电缆，避免了电缆带来的电磁兼容、传输过电压和两点接地等问题，从根本上解决了抗干扰问题，提高了传输可靠性［3］。

屏柜是作为变电站建设重要环节上广泛应用的一种装置，主要用于承载和管理各种控制设备和接入线缆。由于早期采集和控制信号都是通过电缆传输，因此屏柜不涉及光纤管理的问题。随着智能电站引发的大规模光纤的应用，电力屏柜光纤管理能力不足的现象暴露无遗，光纤布置杂乱、长短不一严重影响屏内布线美观，间接影响施工进度，甚至会导致竣工验收难以通过。

电信是光纤应用最早的行业，借助电信光纤管理工具成为电力首选。电力光纤应用之初采用电信光纤管理装置——光纤配线架（简称ODF）来管理电力光纤，但建设过程中发现ODF无法管理电力光纤。这是因通信规模和应用方式不同，ODF作为完整装置用于电力不行，但将其内部功能分解后移植到电力屏柜可行。ODF内部功能有光纤配线、光纤存储、光纤垂直与水平走纤通道、光缆开剥固定分歧、接入光缆高压防护等，只有光纤配线功能比较适合移植，其他功能必须通过适应性改造才能用于电力屏柜。配线功能需要根据现场接入光纤数量和接头类型配置，因此被设计成活动安装方式，这正好与电力屏柜内部设备安装方式一致。目前，许多电力企业屏柜出厂时都安装有光纤配线箱。光纤配线箱又称光纤配线单元，简称ODU。由于ODF专为光纤管理设计，因此许多功能被设计在架体上，如走纤通道。国内一些电力龙头企业与专业公司配合在这方面做过成功尝试，如：在屏柜中安装活动式光缆固定分歧器，实现接入光缆固定分歧和高压防护功能；安装机架式光纤储纤盒，实现光纤水平走线存储功能等。功能再造是提高电力屏柜光纤管理能力的一种有效途径。

电力屏柜增加光纤管理功能的同时也挤占了屏柜空间。比较典型的例子：机架式储纤盒提供了光纤水平方向走线储纤功能，却占用了设备管理空间，如图1所示。

图1 机架式储纤盒

屏柜内光纤垂直走线通道只能在电缆管理空间中寻找。电缆管理空间位于设备空间两侧，安装有垂直U／G轨及接线端子。由于电缆管理空间能够留给光纤线缆垂直走线的通道十分狭小，因此只能在屏柜两侧安装一层网格供光纤爬行通过，储纤功能只能交给水平方向实现，这必然就会占用设备空间。

“垂直走纤＋水平走储纤”也许是目前电力屏柜提高光纤管理能力的最好解决方案。但随着光纤应用规模扩大，水平方向占用空间过多导致屏柜承载设备能力下降问题也愈发突出。

2 光纤管理方案及措施

电力屏柜光纤管理是否存在更好的解决方案成为一些电力企业的探索目标。在工程实际建设过程中，应具体问题具体分析，根据不同的情况确定不同的施工方案。方案与屏柜结构息息相关，电力屏柜结构上的差异，导致方案的约束条件繁多，主要包括以下几个方面：（1）各屏柜可提供的垂直空间大小不同，要保证方案在各种屏柜内的可实施性；（2）垂直通道中水平层面空间狭小，要防止光纤走线与储纤管理在同一水平层面发生冲突；（3）各厂家屏柜侧面安装位置不同；（4）走储纤管理需要手工操作，要求保证现场工程师在产品内部狭小空间中操作；（5）满足低成本要求等。

综合上述各种情况，目前电力屏柜内光纤管理方案主要有“垂直走纤＋水平走储纤”、“垂直走储纤＋水平走纤”、“垂直走储纤＋水平走储纤”3种方案。

2.1 垂直走纤＋水平走储纤

目前大多屏柜厂家采用“垂直走纤＋水平走储纤”，“垂直走纤”指屏柜侧面安装网格板或壁挂板，“水平走储纤”指安装机架式储纤盒。此方案的优点是简单、成本最低。同时，在屏柜无法开放侧面空间时，仅能采取该种方案。

该方案在电力屏柜内垂直空间上能保证光纤管理能力，但在水平空间上占用了设备管理空间，而且在水平空间上储纤能力不强，随着智能变电站的日益推进和发展，光纤应用规模增大，仅仅在狭小的水平空间上进行光纤管理愈发不足。

2.2 垂直走储纤＋水平走纤

电力屏柜原本没有可供光纤管理使用的垂直空间。但光纤应用扩大导致电缆应用减少，电缆减少导致管理电缆接线端子减少，端子减少安装端子的U／G轨就可以减少，一旦减少U／G轨就可以在屏柜一侧释放出较为宽敞的垂直空间，这就为光纤在垂直方向管理提供了空间基础。当电缆接线端子减少到可以集中安装在屏柜一侧时，多余的那根U／G轨就可以撤除，实现电力屏柜内“光电两侧分开走”。

“垂直走储纤＋水平走纤”指在屏柜侧面垂直方向安装的网格板或壁挂板上加装储纤仓和储纤盘等附件，使其具备储纤功能。“水平走纤”指安装水平导纤架或线槽。

该方案的优点是利用垂直空间进行光纤储纤管理，光纤在水平方向需求长度可在垂直储纤时进行调节，致使屏柜内光纤布线工艺美观，不会有屏柜内光纤布线凌乱、长短不一的现象，且水平方向上不会占用设备空间，舟山供电公司建设管理的220kV云顶变电站即采用该方案。

其缺点就是成本略高，需在屏柜一侧增加储纤盒及储纤盘等。

2.3 垂直走储纤＋水平走储纤

当屏柜可开放侧面空间并且不能满足垂直方向储纤量（光缆量大）时，宜采用“垂直走储纤＋水平走储纤”方案。

该方案集合上述2种方案的储纤能力，既提高了方案成本，又占用了设备水平空间，但在光纤量不大的情况下不宜使用。

3 结语

智能变电站少量光缆代替大量电缆，连接介质的减少不代表施工工艺要求的降低，上述3种光纤管理方案在目前电力施工过程中最具可实施性［4］。只要对工程有利就是好的管理办法，项目单位、施工单位、设计单位、设备厂家在工程实际建设过程中，根据现场实际情况，互相交流，以电力屏柜光纤管理达到ODF的水平为目标不断改进、提高。

［1］刘振亚.智能电网知识读本［M］.北京：中国电力出版社，2010

［2］刘振亚.智能电网知识问答［M］.北京：中国电力出版社，2010

［3］Q／GDW383—2009 智能变电站技术导则［S］

［4］张文亮，刘壮志，王明俊，等.智能电网的研究进展及发展趋势［J］.电网技术，2009（13）