風電場光纜環網

劉剛　史朝暉　隋國蜀　管勇濤

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

關鍵詞：風電;光纜環網;熔接技術。

0? 引言

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

智慧化風電場是基于風機數據直采技術，采集全部的風機數據，借助大數據分析技術及人工智能技術，構建風電場大數據分析及智能診斷系統，解決風電場分析運行能力差，精準梳理機組健康問題，助力風電場從事后的故障維修向事前的預防性維護過度，從運行、維護和設備健康管理上研究制定應對措施和指導意見，實現從“被動治理”到“主動預防”目標的轉變，確保機組的穩定運行及風電場的發電效益提升的一種技術。遠程集中監控風電場技術也是基于數據直采技術的智慧化應用。

要實現風場的大量數據（風機、箱變數據）上傳至風電場升壓站，甚至是遠程集控中心，都需要用到光纜通信。在設計與施工過程中，光線環網的重要性愈加凸顯。

本文首先論述了OPGW光纜、ADSS光纜在風電場中的應用及其優缺點，其次分析了工程設計中光纜環網的接線方式，以及各種接線方式下的優缺點，再次，列舉了部分風電場光纜環網熔接過程中應該注意的問題，最后得出本論文的研究結論，推薦采用風機、箱變信息集中環網和風機、箱變信息分別環網中風機與鐵塔之間采用兩根導引光纜的接線形式。

1風電場光纜通信的光纜選擇

目前，風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光纜結構型式相似，二者均由承擔信號傳輸的光纜單元部分與承擔機械強度的加強單元部分組合而成。從結構組成方面分析，其主要區別在于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、傳輸優勢為一體，一次施工、一次完成，安全可靠性高，抗風險能力強;而 ADSS光纜則需要同期架設一根普通地線，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。

綜合兩種光纜的優缺點，在風電場設計與施工中OPGW光纜更為常用。

2 風電場環網分類

2.1 風機、箱變數據信息集中環網

風機、箱變的監控數據通過同一個環網送至升壓站，在升壓站通過相應的信息分離技術，將信息分別送入風機監控系統和箱變監控系統。

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

從圖2中可以看出光纜環網中，風機、箱變信息采用光纜的1、2、3、4芯進行環網通信，剩余芯數可以備用，也可以用于視頻監控等。

2.2 風機、箱變數據信息分別環網

在實際施工過程中，風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。根據此處光纜數量的不同，其接線方式也會有所不同。

1.風機至鐵塔間配置1根光纜

風機與鐵塔之間配置1根光纜，如圖3所示：

從圖3中可以看出，風機數據信息通過風機交換機接至風機的終端盒，箱變的數據信息通過箱變交換機接至風機終端盒，通過風機的終端盒將數據信息通過1根光纜共同送入風機對應鐵塔接續盒，每一臺風機、箱變均采用此種方法連接。圖4為風機對應鐵塔接續盒的接線圖，從圖中可以看出，風機到鐵塔的24芯光纜中，12芯接收信息、12芯發送信息，這樣導致的結果是備用芯線數量不足，但是能夠保證不影響本期所有風場信息組成完整的光纖環網。

2.風機至鐵塔間配置2根光纜

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

2.3 各種環網形式的優缺點

各種環網接線方式具有其本身的優缺點，如表1所示。

3 光纜熔接應注意的問題

在光纜熔接施工過程中，應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留位置，確保尾纖在盒內的盤纖質量，不應因盤纖、固定而受損。

3） 出終端盒尾纖應在盒內固定，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-尾纖遠端風機號-遠端尾纖號-損耗值。

5） 光纜熔接時，每段光纜及對應尾纖需進行相應編號，以免混淆。

4 結論

光線環網是智慧型風電場及遠程集中控制風電場信息采集的有效保證，因此光線環網的重要性不言而喻。通過本文研究及大量的工程應用，推薦采用風機、箱變信息集中環網和風機、箱變信息通過2根導引光纜環網這兩種形式，這樣既保證了網架架構簡單明晰，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、光伏、風電等電站的電氣設計工作。