[李懿 胡文侃 徐英 周琛皓 李曉曉]

1 引言

能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)帶來(lái)電網(wǎng)技術(shù)和生產(chǎn)模式的變革。承載電力流的智能電網(wǎng)與承載數(shù)據(jù)流的泛在物聯(lián)網(wǎng)，相輔相成、融合發(fā)展，共同構(gòu)成能源流、業(yè)務(wù)流、數(shù)據(jù)流相融合的能源互聯(lián)網(wǎng)，形成強(qiáng)大的價(jià)值創(chuàng)造平臺(tái)，使電網(wǎng)運(yùn)行和業(yè)務(wù)能力水平實(shí)現(xiàn)大幅提高。

推進(jìn)電力無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)、5G及網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)在用戶側(cè)應(yīng)用、支持多業(yè)務(wù)并行處理等一系列技術(shù)變革對(duì)電網(wǎng)通信能力提出了更高的要求。為適應(yīng)對(duì)通信水平提升需要，國(guó)家電網(wǎng)公司發(fā)布35至750千伏變電站通用設(shè)計(jì)通信部分修訂成果，在對(duì)原有設(shè)計(jì)方案進(jìn)行有效完善的同時(shí)，給出了若干技術(shù)調(diào)整原則和指導(dǎo)意見(jiàn)，對(duì)加強(qiáng)電網(wǎng)通信系統(tǒng)建設(shè)將起到積極的推動(dòng)作用。

舟山電網(wǎng)是浙江電網(wǎng)的重要組成部分，是全省唯一的海島電網(wǎng)。舟山電力通信系統(tǒng)依托電網(wǎng)跨海而建，目前所有變電站均已實(shí)現(xiàn)光纖通信覆蓋。除常規(guī)的光纖復(fù)合架空地線（OPGW）、全介質(zhì)自承式光纜（ADSS）和吊線式普通架空光纜和地下管/溝道光纜之外，海底通信光纜的規(guī)?；褂檬呛u電力通信有別于內(nèi)陸地區(qū)的一個(gè)顯著特色，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要做出差異化處理。

開(kāi)展跨海電力通信聯(lián)網(wǎng)工程設(shè)計(jì)的探討分析，優(yōu)化配置使用光纖通道資源，增強(qiáng)系統(tǒng)整體的防災(zāi)和抗風(fēng)險(xiǎn)能力，不但是對(duì)已有通信方案的有力補(bǔ)充，而且對(duì)海島泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)和助力海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展都具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 本期工程情況簡(jiǎn)述

本期工程源自某電力用戶項(xiàng)目。該用戶項(xiàng)目坐落舟山海域某島上，旨在建成大型現(xiàn)代化綜合石化產(chǎn)業(yè)基地。工程項(xiàng)目分成兩期完成，一期工程已于2018年底投產(chǎn)，二期工程預(yù)計(jì)將于2020年底全面建成。

目前，該島上擁有220千伏系統(tǒng)變電站1座（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“A變電站”），110千伏用戶變電站6座。

按照電力規(guī)劃安排，舟山本島與某島之間通過(guò)三回220千伏輸電線路相連。輸電線路自A變電站開(kāi)始，至本島某500千伏變電站（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“B變電站”）結(jié)束。前兩回輸電線路已在一期工程中投運(yùn)。

本期工程為二期項(xiàng)目，即舟山本島至某島第三回輸電線路工程。線路全長(zhǎng)46.7 km,分為舟山本島架空段、跨海段和某島陸上段三部分，其中本島架空段23.8 km，跨海段19.4 km，某島陸上電纜段3.5 km。

3 通信業(yè)務(wù)需求分析

在一期項(xiàng)目中，B變電站至A變電站通信線路建設(shè)情況如下：某島陸上段敷設(shè)72芯、48芯和24芯管道光纜各1根；跨海段敷設(shè)72芯獨(dú)立海底光纜1根，48芯和24芯海底光電復(fù)合纜各1根；本島架空段架設(shè)36芯OPGW光纜2根。

A變電站至B變電站的調(diào)度通道和數(shù)據(jù)通道等已在一期工程中建設(shè)完成。本期工程通信專(zhuān)業(yè)的任務(wù)為在一期基礎(chǔ)上，新建若干光纜線路，為舟山本島-某島第三回輸電出線提供線路保護(hù)通道。

本期工程新建的單回舟山本島至某島220千伏輸電線路，擬在線路兩側(cè)均配置兩套縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，每套線路保護(hù)均含完整的后備保護(hù)功能。兩套主保護(hù)分別采用專(zhuān)用光纖芯和復(fù)用2 Mbit/s接口的光纜通道。

4 通信工程方案設(shè)計(jì)

4.1 通信光纜路由選擇

根據(jù)系統(tǒng)一次和輸電線路方案，進(jìn)行相應(yīng)的光纜通道設(shè)計(jì)。本期通信工程建設(shè)分為舟山本島段通信、跨海段通信和某島陸上段通信三部分。

（1）本島段第三回路輸電通道已在一期工程中建設(shè)完畢，與舟山本島至某島第二回路工程同塔雙回路架設(shè)。舟山本島段通信通過(guò)利用第二回路上的36芯OPGW光纜實(shí)現(xiàn)，路徑長(zhǎng)度2×23.8 km。

（2）跨海段通信通過(guò)采用2根48芯光纖復(fù)合海底電纜實(shí)現(xiàn)，某島登陸點(diǎn)至舟山本島登陸點(diǎn)，路徑長(zhǎng)度為2×19.4 km。

（3）某島陸上段通信通過(guò)在電纜溝段敷設(shè)2根24芯非金屬阻燃普通光纜實(shí)現(xiàn)，A變電站外新建電纜終端塔至A變電站某島登陸點(diǎn)，路徑長(zhǎng)度為2×3.5 km。

4.2 兩側(cè)通信站址情況

本工程涉及A和B共兩個(gè)變電站（通信站），兩側(cè)通信站點(diǎn)均為擴(kuò)建站。本工程所有通信站站址情況及各站建設(shè)條件如表1所示。

4.3 光纖通道安排

220千伏及以上線路保護(hù)應(yīng)采用雙重化配置，每套路保護(hù)裝置應(yīng)具備雙通道接入能力，原則上應(yīng)采用光纖通道。根據(jù)繼電保護(hù)專(zhuān)業(yè)業(yè)務(wù)需求，光纖通道安排如下。

B變電站新建光纖通信+原有光纖通信A變電站（復(fù)用2 M）；

表1 通信站址情況及建設(shè)條件

B變電站新建光纖通信+原有光纖通信A變電站（直達(dá)專(zhuān)用纖芯）。

4.4 跨海段通信設(shè)計(jì)

選擇合理的登陸點(diǎn)，是做好跨海段通信線路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。在勘察相關(guān)海域海況條件和海底管線分布情況的基礎(chǔ)上，需結(jié)合寧波舟山港總體規(guī)劃，將工程建設(shè)對(duì)海洋功能區(qū)的影響進(jìn)行預(yù)估和評(píng)價(jià)。在確定兩端登陸點(diǎn)后，根據(jù)直線航距最近原則，確定本期工程路由，并標(biāo)注路由區(qū)敏感點(diǎn)位置。由于工程投資預(yù)算限制，工程方案設(shè)計(jì)放棄使用獨(dú)立海底光纜，改為敷設(shè)光纖復(fù)合海底電纜。考慮到光電復(fù)合纜在施工入水過(guò)程存在斷纖率情況，本期工程選取3×16芯光纖規(guī)格，采用48芯ITD-G.652D標(biāo)準(zhǔn)。

4.5 進(jìn)站引入光纜

在A變電站側(cè)，無(wú)金屬光纜自電纜溝進(jìn)站后入光纜接續(xù)盒，在光纜接續(xù)盒內(nèi)與導(dǎo)引光纜熔接，導(dǎo)引光纜全程穿護(hù)套管沿電纜溝至二次設(shè)備室的通信設(shè)備光纖配線架。

在B變電站側(cè)，OPGW光纜自門(mén)型架引下后進(jìn)落地式余纜箱，在落地式余纜箱內(nèi)與導(dǎo)引光纜熔接，導(dǎo)引光纜全程穿護(hù)套管沿電纜溝至二次設(shè)備室的通信設(shè)備光纖配線架。

兩側(cè)變電站引入光纜均采用具有阻燃性能的48芯無(wú)金屬光纜（G.652），長(zhǎng)度1 km,光纜外加相應(yīng)長(zhǎng)度的HDPE硅芯管。

48芯進(jìn)站引入光纜采取三角型接法，其中36芯從接頭盒至通信光配屏，12芯從接頭盒至保護(hù)光配屏，保護(hù)光配屏至通信光配屏采用12芯聯(lián)絡(luò)光纜。

4.6 業(yè)務(wù)接入和輔助設(shè)備配置

本期工程在兩側(cè)變電站各新增144芯ODF模塊1個(gè)，共2個(gè)。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘反饋，除光纜配線架外，A、B兩變電站現(xiàn)有設(shè)備均已滿足工程需求，本期不再增設(shè)新的業(yè)務(wù)接入和輔助設(shè)備。

5 設(shè)計(jì)要點(diǎn)與施工措施

在整個(gè)項(xiàng)目過(guò)程中，跨海段通信設(shè)計(jì)與施工是其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

光纖復(fù)合海底電纜的設(shè)計(jì)與陸地電纜均有較大區(qū)別，不能簡(jiǎn)單地進(jìn)行等同。光纖復(fù)合海底電纜不但要求可以抵擋在電纜制造過(guò)程中遭受的彎曲壓力，而且具備足夠機(jī)械強(qiáng)度來(lái)承受在施工船盤(pán)繞和下水敷設(shè)時(shí)所發(fā)生的位移扭轉(zhuǎn)。

光纖復(fù)合海底電纜具備光纖通信和電能輸送兩大功能。其光纖單元作為光纖通信的載體，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，除考慮熱應(yīng)力外，還需關(guān)注其機(jī)械應(yīng)力、水密度、反滲水性能和抗海水腐蝕能力。海底電纜在電能輸送時(shí)將對(duì)光纖單元產(chǎn)生影響。設(shè)備選型時(shí)，需對(duì)光纖復(fù)合海底電纜的光纖單元管的直流電阻、電容和對(duì)地絕緣電阻等電氣性能指標(biāo)嚴(yán)格把握，滿足規(guī)程要求，確保其在投產(chǎn)后的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

作為附件，光纜交接箱的防水性能必須優(yōu)于光纖復(fù)合海底電纜本體，具備防腐蝕、抗強(qiáng)風(fēng)和強(qiáng)鹽污能力。交接箱保護(hù)外殼要求附帶銅鎖。

設(shè)計(jì)完畢后，到達(dá)施工階段，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件不同，采取以下措施并靈活把握。

（1）海域段海纜敷設(shè)。此處多為過(guò)往船舶航道，可使用施工船機(jī)械施工。當(dāng)目標(biāo)海域地質(zhì)為淤泥或粉質(zhì)粘土?xí)r，要求埋深3 m；對(duì)于地質(zhì)為碎石、粉質(zhì)粘土夾碎石或砂海域，現(xiàn)有施工能力無(wú)法達(dá)到3 m時(shí)，宜采取盡量埋深并采用覆蓋砼連鎖塊處理。

（2）潮間帶海纜敷設(shè)。潮間帶多在淺水區(qū)，水下存在基巖，施工船舶吃水較深，無(wú)法進(jìn)入，此時(shí)可轉(zhuǎn)為人工沖埋開(kāi)挖、覆蓋砼連鎖塊和安裝凹形保護(hù)罩及海纜專(zhuān)用保護(hù)管敷設(shè)。

（3）登陸段海纜敷設(shè)。兩側(cè)登陸海岸地形陡峭，可對(duì)原錨固裝置預(yù)留位置進(jìn)行改造并利用錨固裝置對(duì)海纜進(jìn)行固定，將其平穩(wěn)引上陸地，從低潮位開(kāi)始直至海纜直埋交接位置采用混凝土保敷設(shè)。

在工程實(shí)施階段，為控制光纜敷設(shè)速度以保證符合海底起伏狀態(tài)的光纜余量外，還應(yīng)針對(duì)路由區(qū)海床上升或下降傾斜度計(jì)算出所需的光纜長(zhǎng)度并在施工時(shí)適當(dāng)增加一定的余量。

6 結(jié)語(yǔ)

能源互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)運(yùn)而生和電力體制改革的逐步推進(jìn)，使電力資源實(shí)現(xiàn)全社會(huì)共享，交易過(guò)程更為公開(kāi)透明，促使電力系統(tǒng)由傳統(tǒng)垂直模式向現(xiàn)代扁平化模式轉(zhuǎn)變。

由于歷史原因和認(rèn)知所限，長(zhǎng)期以來(lái)，電力通信專(zhuān)業(yè)在整個(gè)電力的規(guī)劃建設(shè)中一直處于弱勢(shì)地位，較其他專(zhuān)業(yè)而言，發(fā)展相對(duì)滯后，可以預(yù)見(jiàn)，現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)根本無(wú)法滿足電力系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展對(duì)信息量的傳輸需求。電力通信系統(tǒng)需要組織大規(guī)模的改造升級(jí)甚至推倒新建，方能適應(yīng)需求。

海島電網(wǎng)的通信線路大多伴隨一次線路跨海依島而建。電網(wǎng)通信工程專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)以滿足電力系統(tǒng)整體的發(fā)展需要為目標(biāo)主旨，立足現(xiàn)有條件和施工能力，依托規(guī)程，敢于創(chuàng)新，克服困難，迎難而上，強(qiáng)化論證，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，為盡早完成電力通信系統(tǒng)的升級(jí)提升和高效運(yùn)作而進(jìn)取努力。