刘刚　史朝晖　隋国蜀　管勇涛

摘  要：由于传统能源的局限性以及各种新能源技术的发展，风电逐渐在全球范围内得到开发。近五年来，我国每年新增风电装机容量都在5000万千瓦以上。智慧化风电场、远程集中监控等先进技术的推广应用均要求数据直采的安全可靠，因此好的光缆环网架构和合格的光缆环网施工工艺是数据安全可靠上传的有效保证。本文首先论述了OPGW光缆、ADSS光缆在风电场中的应用及其优缺点，其次分析了工程设计中光缆环网的接线方式，以及各种接线方式下的优缺点，再次，列举了部分风电场光缆环网熔接过程中应该注意的问题，最后得出本论文的研究结论，推荐采用风机、箱变信息集中环网和风机、箱变信息分别环网中风机与铁塔之间采用两根导引光缆的接线形式。

关键词：风电;光缆环网;熔接技术。

0  引言

由于传统能源的局限性以及各种新能源技术的大力发展，风能逐渐在全球范围内得到快速开发。近十年来每年的新增装机容量都在5000万千瓦以上。目前，我国风电累计装机容量达到2.1亿千瓦（210GW），其中智慧化风电场以及能够远程集中控制的风电场占比越来越高，甚至一些老的风电场要求改造成智慧化风电场，以达到减员增效的目的。

智慧化风电场是基于风机数据直采技术，采集全部的风机数据，借助大数据分析技术及人工智能技术，构建风电场大数据分析及智能诊断系统，解决风电场分析运行能力差，精准梳理机组健康问题，助力风电场从事后的故障维修向事前的预防性维护过度，从运行、维护和设备健康管理上研究制定应对措施和指导意见，实现从“被动治理”到“主动预防”目标的转变，确保机组的稳定运行及风电场的发电效益提升的一种技术。远程集中监控风电场技术也是基于数据直采技术的智慧化应用。

要实现风场的大量数据（风机、箱变数据）上传至风电场升压站，甚至是远程集控中心，都需要用到光缆通信。在设计与施工过程中，光线环网的重要性愈加凸显。

本文首先论述了OPGW光缆、ADSS光缆在风电场中的应用及其优缺点，其次分析了工程设计中光缆环网的接线方式，以及各种接线方式下的优缺点，再次，列举了部分风电场光缆环网熔接过程中应该注意的问题，最后得出本论文的研究结论，推荐采用风机、箱变信息集中环网和风机、箱变信息分别环网中风机与铁塔之间采用两根导引光缆的接线形式。

1风电场光缆通信的光缆选择

目前，风电场光纤通信中用到的光缆有两种：OPGW光缆和ADSS光缆。OPGW 和ADSS光缆结构型式相似，二者均由承担信号传输的光缆单元部分与承担机械强度的加强单元部分组合而成。从结构组成方面分析，其主要区别在于ADSS 光缆加强单元为芳纶纱，OPGW光缆加强单元材料为金属线。

从性能方面分析，OPGW 光缆具备架空地线和光缆的一切功能和性能，集机械、电气、传输优势为一体，一次施工、一次完成，安全可靠性高，抗风险能力强;而 ADSS光缆则需要同期架设一根普通地线，二者安装位置不同，分两次施工完成，电力线事故时不影响其正常工作，运行维护时也可不停电检修。OPGW光缆一次施工，降低了施工周期和施工费用，ADSS光缆因需要单独的地线而需要两次施工，施工周期长，施工费用高。

综合两种光缆的优缺点，在风电场设计与施工中OPGW光缆更为常用。

2 风电场环网分类

2.1 风机、箱变数据信息集中环网

风机、箱变的监控数据通过同一个环网送至升压站，在升压站通过相应的信息分离技术，将信息分别送入风机监控系统和箱变监控系统。

从图1中可以看出将相变测控的数据信息用光缆送入风机的交换机，风机监控单元的数据信息也送入风机交换机。在风电场中，箱变离风机的位置一般都在30米范围内，如果风机监控单元接口允许的情况下，将箱变测控数据信息通过网线或者光缆送入风机交换机。

从图2中可以看出光缆环网中，风机、箱变信息采用光缆的1、2、3、4芯进行环网通信，剩余芯数可以备用，也可以用于视频监控等。

2.2 风机、箱变数据信息分别环网

在实际施工过程中，风机与铁塔之间的光缆连接常见的接线形式有两种，分别为配置2根光缆和配置1根光缆。根据此处光缆数量的不同，其接线方式也会有所不同。

1.风机至铁塔间配置1根光缆

风机与铁塔之间配置1根光缆，如图3所示：

从图3中可以看出，风机数据信息通过风机交换机接至风机的终端盒，箱变的数据信息通过箱变交换机接至风机终端盒，通过风机的终端盒将数据信息通过1根光缆共同送入风机对应铁塔接续盒，每一台风机、箱变均采用此种方法连接。图4为风机对应铁塔接续盒的接线图，从图中可以看出，风机到铁塔的24芯光缆中，12芯接收信息、12芯发送信息，这样导致的结果是备用芯线数量不足，但是能够保证不影响本期所有风场信息组成完整的光纤环网。

2.风机至铁塔间配置2根光缆

从图5中可以看出，风机数据信息通过风机交换机接至风机的终端盒，箱变的数据信息通过箱变交换机接至风机终端盒，铁塔接续盒如图6所示，数据信息从上一铁塔接续盒接至本级铁塔接续盒，然后从一根光缆进入风机光缆交换机，再从风机光缆交换机由另外一根光缆将信息接入本级铁塔接续盒，再接入下一级铁塔接续盒，完成整合信息的收集传递。此种接线方式，风机与相应铁塔之间有两根光缆，相应增加工程量。

2.3 各种环网形式的优缺点

各种环网接线方式具有其本身的优缺点，如表1所示。

3 光缆熔接应注意的问题

在光缆熔接施工过程中，应该注意以下几个问题：

1） 有完整详细的光缆熔接记录，长度及损耗测试报告，保证热熔点损耗最大不超过0.03dB/点。

2） 光缆终端盒安装在控制柜预留位置，确保尾纤在盒内的盘纤质量，不應因盘纤、固定而受损。

3） 出终端盒尾纤应在盒内固定，不易被拉出盒外，并使光缆终端盒外部尾纤长度最长。

4） 尾纤段必须编号并清楚牢固标示。尾纤标号方式：本端尾纤号-尾纤远端风机号-远端尾纤号-损耗值。

5） 光缆熔接时，每段光缆及对应尾纤需进行相应编号，以免混淆。

4 结论

光线环网是智慧型风电场及远程集中控制风电场信息采集的有效保证，因此光线环网的重要性不言而喻。通过本文研究及大量的工程应用，推荐采用风机、箱变信息集中环网和风机、箱变信息通过2根导引光缆环网这两种形式，这样既保证了网架架构简单明晰，又能保证足够的备用芯线。

参考文献：

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[2] 张连平.风电场风机控制系统组网解决方案[J]电力系统通信，Jan.10，2012，Vol.33  NO.231：138-142.

[3]  杜昊龙，程占伟，张可可. 基于组态软件及双环网技术风电监控系统设计[J].通信与信息处理，2015，34（8）.47-51.

[4]  齐新杰. 浅析风电通信工程中的光缆熔接 [J].科技信息，2011.27.755-756.

作者简介：

刘  刚（1984-），男，山东济南，工程师，从事火电、生物质、光伏、风电等电站的电气设计工作。