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标题 新型智能配电网基本架构及工程建设方案研究
范文 谢灿明等



摘要：我国10kV及以下架空配网通信网络存在建设成本高、施工费时、费力等问题。本文创新性地提出利用现有的中、低压架空电网基础设施资源，推广应用电力特种光缆，建设新型智能配电网，并提出了其基本架构及工程建设方案，探讨了10kV及以下配网快速光纤化应用前景，为我国10kV及以下架空配网全面实现“信息化、自动化、互动化”，提供了安全、经济、高效、便捷的光纤通信网络建设方案，应用前景广阔，具有重要的理论价值和现实意义。
关键词：10kV及以下配网 快速光纤化 新型智能配电网 应用前景
Abstract：Such problems as costly and time-consuming investment in construction with great efforts do exist in overhead distribution network of 10kV and below in China. The article hereby puts forward newly smart distribution network is established by utilizing the existing overhead grid infrastructure resources of low and medium voltage to promote specially applied electric cable. In addition， the basic architecture and construction schemes is proposed， and prospects for application of ultrafast fiber-based distribution network of the 10kV and below discussed， mapping out safe， economical， efficient and convenient programs for building communications network of optical fiber to fully and comprehensively achieve Informalization， Automation， and Interactivation of power distribution network of 10kV and below. All in all， it enjoys a broad prospect and a great significance in application both theoretically and practically.
Keywords：Power distribution network of 10kV and below， Ultrafast fiberization， Newly smart distribution network， Application prospect
智能电网是世界电网的终极模式，国家电网公司董事长、党组书记刘振亚撰写并发表长篇署名文章《智能电网与第三次工业革命》，提出“智能电网承载并推动第三次工业革命”的重要观点[1]，我国已经开始建设智能电网。要实现电网的“信息化、自动化、互动化”特征，达到“电力流、信息流、业务流”高度一体化传输，多网融合应用，物联网节点云载体等目的，将先进的传感量测技术、信息通信技术、分析决策技术、自动控制技术和能源电力技术相结合，就必须将电网建成与信息通信网深度集成融合的形式。因此，电力网和光纤网复合是最好的方案。
目前，我国10kV及以下中、低压架空配网覆盖面积大约占90%以上，10kV及以下架空配网通信网络存在建设成本高、施工费时、费力等老大难问题。要彻底解决这些问题，实现配网智能化，任务还非常艰巨，第一个面临的问题就是需要建设一个安全、经济、高质量的通信网络[2]。我国现有的试点，大部分采用同杆架设钢绞线挂缆方案和ADSS方案，缺点是成本高，工程量大，施工很麻烦，杆路有张力，光缆与地面和电线之间有距离矛盾（特别是15m以下的杆塔），完工后的线路异样、不美观[3]。有些采用无线和电力线通信方案，缺点是速率底、安全性差、不稳定[4]。此外，还有利用公网通信，组网也很麻烦，费用高，长期依赖公网很不划算，且会丧失自身信息通信的基础建设能力。因此，迫切需要建设一个安全、经济、高质量且能与电网一体化融合的电力通信网络。
本文提出的利用现有的中、低压架空电网基础设施资源，推广应用电力特种光缆技术，旨在为我国10kV及以下架空配网全面实现“信息化、自动化、互动化”，提供安全、经济、高效、便捷的光纤通信网络建设方案，以建设新型智能配电网示范工程。
2.工程建设方案
在实际工程建设中，选择一段（约1公里左右）架空的10kV线路和与之相连接的柱上高压开关一台、线路故障指示器一处、公变台区一个及所属低压线路一段和低压用户（包括Wi-Fi接入）和至少一个专变用户等电力资产和客户作为试点对象，将选择的10kV线路和低压线路通过专业的工具在输电导线上快速安装电力光缆，并进行光纤网络组建，再将这些试点对象的信息采集终端（包括视频监控）联网到监控中心。光缆在架空的10kV相线、低压相线和零线上快速灵活敷设，光缆和导线融为一体，解决了光缆与导线、与地面的矛盾，完工后线路美观，最具电网特征。安装电力光缆后线路图如图3所示。
工程施工步骤具体如下：
光缆的选择。重点考虑架空导线弧垂、风偏、覆冰等特性，同时还有施工的便捷与快速及低成本，而且还必须要与配网实现一体化融合。选择全介质（绝缘）、细径（约6mm）、轻质（约28kg/km）、耐气候的中心束管室外架空特种光缆。光缆及其附件成端如图4所示。
耐电试验。①电力特种光缆自身的耐电试验：湿闪、污闪（盐密、灰密）必须均大于42 kV，光缆的试验长度不得大于340mm；②将光缆套好热塑套管进行热塑好后，套上防雨裙，防雨裙数量不少于3个，再将防雨裙热塑固定可靠后做耐电试验，湿闪、污闪耐电试验必须大于42 kV，且试验长度不得大于350mm。
承载导线的选择。导线选择原则是边相靠路，要便于施工作业与今后的维护管理，如果是同杆多层架设线路，选择最底层的边相导线。如果确实需要，比如光缆需要迂回，新信息节点需要入网等，可以在2相、3相、低压的中性线上安装，这样对于施工和今后的维护管理就稍微麻烦些。
施工安装。将做好了套管、防雨裙并经试验合格的光缆在现有10kV架空输电导线上进行安装。输电导线作为承载体，在线路正常运行状态下，通过专业的施工设备和方法，将直径为6mm的轻质光缆通过机具捆绑在导线上，光缆在设备信息节点处安装如图5所示。将光缆起点和终点都做成带套管、雨裙的光缆终端，光缆头引下时两固定点之间跳线的悬空长度不得小于350mm，最后进行光纤熔接。光缆从中压相线跳到路灯线如图6所示。
组网运行。光缆工程结束后进行信息通信网络组建，接入测控对象的智能采集终端，再进行调试和试运行。
3.10kV及以下配网快速光纤化应用前景
通过网络和科技文献检索，迄今为止还没有发现在10kV及以下中、低压配网的架空导线上直接带电安装、运行光缆的先例，也没有发现其他比较系统或完整的理论叙述和相关研究，10kV及以下配网快速光纤化应用研究在国内是首次推广应用，能填补国内空白，真正解决配网信息通信的关键问题，有可能成为我国乃至世界级的样板，前景广阔。
10kV及以下配网快速光纤化，利用中、低压架空导线直接承载电力光缆，使成本最低，施工更便捷，组网更灵活，光缆和导线融为一体，建成后的线路规范、合理、美观，最具电网特性，把中低压配网的技术水平提到一个新的高度，为全面实现智能电网信息化、自动化、互动化，提供基础网络保证，将电力传输网络资源的物理价值，通过光纤通信网附载的方式转化成经济价值，能为我国利用中低压电网导线资源，快速、灵活、便捷、低成本建设电力光纤通信网络，提供经验或示范。
电力特种光缆可以在我国所有20kV及以下中、低压配网的架空导线上带电安装、运行，是中、低压配网自动化最好的产品和技术。目前研究在10kV电压等级应用，今后可以逐步提升到20～35kV系统大规模应用，而且还可能作为其它通信路由的备份。在我国，中、低压电网中架空线路约占90%以上，中低压电网在现有600多万公里基础上每年还在增加，覆盖密度是电网中最大的，又直接与用户相连接，市场前景巨大。由于农村电网几乎都是架空线路，在广大农村电网的智能化建设中其应用前景将最为广阔，还能很好的、低成本的解决农业信息化和农民宽带网络接入问题。
随着电力线把光纤覆盖到全社会，我国的电网资源获得再利用、再增值，再为人类社会做贡献，供电服务和信息服务面对同一客户，可以互补、互通、互惠、互利，以提供现代智能化的生活体验。同时，电网将更多参与地方事务，如政府的新农村、城镇化试点，国家的“宽带中国”战略与地方政府的全面契合，使电网与国家战略、政府工作结合，融为一体，相得益彰。
5.结论
本文针对我国10kV及以下架空配网通信网络存在的问题，提出了在10kV及以下中、低压配网的架空导线上直接带电安装、运行光缆，建设新型智能配电网，并探讨了10kV及以下配网快速光纤化应用前景，能为我国建设电力光纤通信网络提供经验或示范，应用前景广阔，具有重要的理论价值和现实意义。
参考文献：
[1] 刘振亚.智能电网与第三次工业革命[N].科技日报. 2013-12-5（1）
[2] 王延恒.光纤通信技术及其在电力系统中的应用[M].中国电力出版社.2006：20-35.
[3] 巫开飞.变电站光纤通信网络方案设计[D].北京邮电大学.2012：36-55.
[4] 沙明双.光纤通信技术在电力系统中的应用[J].环球市场信息导报.2013（39）：76-77.
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更新时间：2025/3/17 10:07:37