探索智能变电站模块化、标准化光纤配线技术实施方案

中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司 王晓旭 郭亚昌 薛旭恒

国网经济技术研究院有限公司 刘 鹏 张 锐

1.免熔接光纤配线、光纤法兰盒中转模块

免熔接光纤配线模块箱主要用于安装免熔接光纤配线模块。免熔接光纤配线模块其功能主要是将预制光缆插头组件的4～24 芯连接器分支为LC口连接器，然后转接为柜内光纤跳线出纤，或者转接为户内预制尾缆出纤。通过配合使用具有插座组件的双端预制光缆，实现了跨室光缆的“即插即用”。

1.1 免熔接光纤配线模块箱的特点

安装于19吋标准机架或机柜中，便于转接和配线模块集中管理；通过模块化设计实现端口数量的增加，提高了光纤高密度连接能力，是传统熔纤配线架密度的四倍多，大大节约了机柜的空间，提高了机柜利用率；配线架设计包含理线架和标签条；安装、升级、维护便利。

1.2 免熔接光纤配线模块分类

免熔接光纤配线模块可根据需要任意配置，既可接入预制光缆插头转接为户内光纤跳线出纤；也可以接入户外或户内分支光缆转接为户内光纤跳线出纤；还可以接入预制光缆插头转接为户外或户内分支光缆等；目前，从规范化、标准化、模块化角度考虑，以兼容性、互换性、美观性作为工程应用方向，最大化集成预制光缆接入端口和光纤跳线出口，压缩免熔接光配占用空间，免熔接光纤配线模块主要包含以下类型：横向安装，1U高度、2U高度等：前进前出、前进后出（或后进前出）、后进后出三种形式。竖向安装，4U高度：后进前出（或前进后出），5U高度：前进前出（或后进后出）。

1.3 光纤法兰盒中转方案

通过在机架底部附件安装区安装光纤法兰盒的方式解决现存尾缆在舱内布设所面临的长度难以精确计算、备用尾纤难以盘收和尾缆两接头型号不同意的问题。

光纤法兰盒采用1U机箱结构，盖板为抽插式，法兰采用LC接头，共4个24口LC接头模块。尾缆从中转盒前部插入中专单元，转接后的跳纤从后部引出后接入到相应装置或设备光口（见图1）。

光纤法兰盒方案优点：

1)解决尾缆长度不易计算，难收纳的问题

预制舱内预制光缆集中转接柜过来的尾缆插接于光纤法兰盒，转接为跳纤再通过设备检修通道走线至相应装置，尾缆长度、尾缆尾纤长度容易计算，不因为装置安装高度难以估算，较好的解决了尾缆长度不易计算和多余尾缆难于盘收的问题。

图1 光纤法兰盒样机示意图

2)解决尾缆尾纤备用纤过多，占用走线通道，难运维的问题

尾缆尾纤中有备用纤（原则上尾缆采用用一备一的冗余方案），在常规尾缆插接保护装置的方案中，造成有近50%的备用尾纤需要占用走线通道空间，其盘收问题也难以解决，通过本方案的优化，仅工作纤以跳纤形式布设在走纤通道中，实现了通道的有效利用，且空间大，操作简单，运维工作方便。

3）实现接口统一

由于舱内设备上光口形式多样难以统一：LCSTSCFC等，给尾缆的设计、生产、采购和维护工作增加困难，且增加了备件库成本。通过统一规范尾缆两头接头形式（LC），将接头转换部分放置在机架内完成的方式，实现尾缆尾缆接口形式统一的目的。

1.4 标准化快速出纤方案

针对不同安装要求和使用环境，研究不同的快速出纤解决方案：①智能控制柜和二次设备预制舱等空间比较紧凑，要求预制光缆和跳线配线在同一侧时，免熔接光纤配线模块采用前进前出型式。②户内装配式或主控室，可以采用预制光缆后侧进，跳线前侧出纤的后进前出型式。③横向或竖向安装的免熔接光纤配线模块均能实现前进前出或后进前出的出纤要求。

2.智能变电站模块化、标准化配线技术实施方法

2.1 预制式智能控制柜模块化，标准化配线技术实施方案

通过在预制式智能控制柜内安装免熔接光纤配线模块，实现预制光缆及尾缆的转接和配线的集中管理；通过模块化设计实现端口数量的增加，提高了光纤高密度连接能力，是传统熔纤配线架密度的四倍多，大大节约了机柜的空间，提高了机柜利用率；预制式智能控制柜采用2个1U高度的横向机架，每个1U高度的横向机架（前进前出型免熔接光配模块箱）包含2个预制光缆适配口，24LC适配接口。

2.2 预制舱集中接口柜模块化，标准化配线技术实施方案

通过在预制舱集中接口柜内安装免熔接光纤配线模块，实现预制光缆及尾缆的转接和配线的集中管理；通过配合使用具有插座组件的双端预制光缆，实现了跨室光缆的“即插即用”。预制舱集中接口柜内可通过安装5U前进前出型免熔接光配模块箱2个。每个5U前进前出型免熔接光配模块箱，可插10个免熔接光纤配线模块，最多可接入12芯的预制光缆20条，最大出纤芯数12×20。

2.3 预制舱二次设备机架模块化，标准化配线技术实施方案

通过在预制舱二次设备机架下部附件安装区安装高度集成的光纤法兰盒，来实现机架对外光纤回路的统一转接。光纤法兰盒与机架内设备采用光纤跳纤连接，光纤法兰盒与机架外设备采用尾缆连接。解决了尾缆长度难计算，尾缆接口难以统一以及多余尾缆、尾缆的盘收问题。在一定程度上实现了光纤配线技术的模块化、标准化。预制舱二次设备机架下部附件安装区安装高度集成的光纤法兰盒1个，来实现机架对外光纤回路的统一转接。

图2 预制光缆尾缆连接示意图

3.光缆优化整合及模块化、标准化配线技术实施方法

3.1 预制光缆即插即用方案研究

本工程光缆规格优化合并为4芯、12芯。750kV、220kV各间隔、主变本体、66kV母线设备智能控制柜至预制舱光缆数量简化为2根，66kV除母线设备外各间隔至预制舱光数量简化为1根。经整合优化后，所用光缆总量仅为8.9km左右，仅占优化前总量的17.8%。

通过经济技术分析比较，可知预制光缆费用低于普通光缆+熔接+光配的价格，同时可有效简化施工工艺，实现现场即插即用，因此本工程推荐采用预制光缆。并通过技术比较，推荐采用高密度预制光缆。其多芯连接器外有高强度金属外壳保护，可以抵抗施工踩踏、挤压，光缆端与跳线端实现盲插操作。

对于户外光缆，推荐采用“预制舱外集中配线”方案，光缆双端预制，一端与就地的预制式智能控制柜内的免熔接光纤配线模块直接接插，另一端与预制舱内集中接线柜免熔接光纤配线模块直接接插，实现“即插即用”。

对于户内尾缆，推荐预制舱二次设备机架内配置光纤法兰盒，解决了尾缆长度难计算，尾缆接口难以统一以及多余尾缆、尾缆的盘收问题；同时方便改扩建工程进行，舱体内接线实现全部厂内加工，实现施工现场预制舱内“0敷设”，舱内屏柜“0光配”。

此外，由于预制舱、智能控制柜易于定位，布置方案确定后，场内光缆和尾缆长度立即确定，再根据上述光缆规格简化方案，即可“0延时”提供光缆清册，满足招标、施工周期要求。

3.2 技术方案

在研究光纤连接技术的基础上，摒弃传统光纤配线架和光纤熔接点的不足，创新性地提出“模块化、标准化光纤配线技术”方案，通过使用免熔接光纤配线模块和“光纤法兰盒中转技术”，统一了预制光缆及预制舱内预制尾缆的接口类型，既便于施工，节省投资，又有利于缩短安装及调试工期，提升整个二次系统的集成度和经济性。其模块化、标准化配线技术实施方案有以下几点：

1）预制舱集中接口柜内可通过安装5U前进前出型免熔接光配模块箱2个。每个5U前进前出型免熔接光配模块箱，可插10个免熔接光纤配线模块，最多可接入12芯的预制光缆20条，最大出纤芯数12×20。因此每个预制舱里设置一面集中接线柜，柜内放置2个5U免熔接光纤模块即可满足终期要求。

2）本工程预制式智能控制柜采用2个1U高度的横向机架，每个1U高度的横向机架（前进前出型免熔接光配模块箱）包含2个预制光缆适配口，24LC适配接口。

3）预制舱二次设备机架下部附件安装区安装高度集成的光纤法兰盒1个，来实现机架对外光纤回路的统一转接。决了尾缆长度难计算，尾缆接口难以统一以及多余尾缆、尾缆的盘收问题。

4.结论

本文针对标准配送式智能变电站“标准化设计、工厂化加工、装配式建设”的设计理念，遵循“安全性、适用性、通用性、经济性”协调统一的原则，对二次系统光缆进行优化整合。分析了光缆缆相关技术现状及实施问题的基础上，提出光缆 “即插即用”方案。

与同等规模的智能变电站相比，不仅大量节约了人力物力，同时也缩短工期，并且为设备的后期维护提供了便利。推进变电站建设向“两型一化”智能变电站方向发展。

[1]陈飞,朱东升等．预制舱式组合二次设备在智能变电站建设中的应用[J]．中国电业(技术版),2014(8)．