摘 要 根据负荷分布和城市地形、地貌特点，对兰州新区各项电力设施在城市空间进行统筹安排，合理配置，满足新区用电需求，解决新区经济发展、人口规模扩大等因素带来的供用电矛盾。对兰州新区二次系统配电通信网规划做系统阐述，并进行相关应用探究。
关键词 兰州新区；配电通信网；规划
中图分类号TN92 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）103-0219-04
0 引言
城市电力工程规划是城市规划的重要组成部分，也是地区电力系统规划在城市规划体系中的深化和落实。根据甘肃省人民政府出台的《关于加快推进兰州新区建设的指导意见》（甘政发〔2010〕92号），开发秦王川，建设兰州新区，破解兰州发展瓶颈，拓展城市发展空间，加快转变生产方式，促进产业结构调整，实现“中心带动”跨越发展的战略目标。本规划配合兰州新区规划调整，结合新区建设进度，优化调整该地区的配电通信网规划。
1兰州新区概况
1.1兰州新区规划原则
城市电力工程规划是依据城市规划和地区电力系统规划的总体发展目标以及有关标准，并考虑本地资源条件和能源合理利用等因素，正确处理近、远期发展关系，提出城市发、输、变、配、用电之间，相互协调发展的电力规划方案。
1.2兰州新区现状概况
兰州新区是国务院批准的国家级第五个新区。位于兰州市中心城区北部永登县境内，南距兰州市中心城区约70km，北距永登县城约53km，东距白银市區约79km，处于兰州、西宁、银川三个省会城市的中间位置。新区是兰州市周边最大的一处高原盆地，空间开阔、地势平坦，非常适宜发展非农产业和大规模开发建设，是一块难得的土地资源。新区工业发展处于起步阶段。区内规模以上工业仅有4家，主要工业园区为兰州高新技术开发区空港循环经济产业园，该园区是兰州市政府依托兰州中川国际机场建设的一个高新技术产业园。目前入驻园区的企业有吉利汽车、兰州分离科学研究所生物化学产业园等。
本次规划依据总规，重点研究2013年～2030年，城市建设用地规模约170km2（不含机场控制范围）地域内的配电通信网系统规划。
1.3 兰州新区配电网概况
1.3.1 兰州新区高压配电网现状
1）110kV电网
规划区内现有110kV变电站3座，即110kV空港变（属兰州电网），位于中川镇南部的隆号村，主变容量1×31500kVA，其电源由330kV兰州西变电站双回路供电；110kV源泰变（属兰州电网），位于秦川镇源泰村南侧，主变容量1×50000kVA，其电源由110kV空港变电站双回路供电；110kV西岔变（属白银电网），位于皋兰县西岔镇西北3km，主变2×40000kVA，其电源由白银电网110kV徐家川变电站双回路供电。其中，空港变目前主要为空港工业园及周边负荷供电。
2）35kV电网
规划区内现有西槽、秦川、四墩3座35kV公网变电站，以及中川、强鑫铁合金、惠仁铁合金3座35kV客户专用变电站，其电源分别由110kV龙泉变、110kV空港变、110kV西岔变等引出。其中西槽变（2×2000kVA）为中川镇所属地域农村电网供电；秦川变（2×2500+3150kVA）为秦川镇所属地域农村电网供电；四墩变（2×6300kVA）为西岔镇部分地域农村电网供电；中川变（2×5000kVA）为中川机场专用变。
此外，兰州新区北部边界外围的古山变、上古山变部分线路为新区范围内上川镇所属地域农村电网供电。
1.3.2 兰州新区中压配电网现状
兰州新区范围内现有10kV架空公网出线23条，总长度为506.289km，线路绝缘化率几乎为零，线路供电半径偏长的现象比较普遍，线路平均长度为24km，影响供电质量；10kV配电变压器351台。
2兰州新区配电通信网整体规划
2.1新区配电系统整体规划目标
兰州新区配电网以可靠、先进、互动、经济、实用为指导原则，通过对新区配电终端设备的建设及完善，逐步实现馈线自动化，做到对设备运行情况的实时监测、及时进行故障区段定位、恢复非故障区段的供电；实现对远方开关的遥控操作，缩短停电时间，提高新区内供电可靠性。
2.1.1 开展配电自动化建设，实现配电调度自动化，提升配电网管理水平
坚强配电网：建设网架坚强、运行灵活的配电网。
自动化：建设配电自动化主站系统、提高配网监控能力和响应速度。
信息化：建设基于信息总线的配网调控一体化技术支持系统。
2.1.2 提高配电网的运行监控能力，试点区域重要开关站、配电室、柱上开关实时监控，改变“盲调”状态
2.1.3兰州电网配电自动化按标准型方式建设，满足调控一体化的要求
2.1.4实现调控一体化，规范调度业务，使配网生产管理更加精细化
2.2新区配电通信系统规划目标
1）配电通信系统是实现配电自动化的关键环节，配电通信系统以满足配电网通信需求为核心，建成技术先进、实用性好，网络结构合理、可靠性高、覆盖范围广、接入灵活、自愈能力强、综合效能高的智能配电通信平台，保证配电网的安全、经济、高效运行；
2）采用统一的接口与主站系统对接，实现“统一通信接入、统一通信接口规范”的建设目标；
3）根据配电自动化实施范围，新区配电通信网络依托于本地建设的MSTP光通信网络，MSTP光通信网络中的变电站作为配电网所有信息业务的汇聚节点，将配电信息上传至配电自动化主站系统，而新区的配电通信网络则采用无源光网络（EPON）技术进行网络组织；
4）每个配电终端均采用双PON口ONU，光线路终端（OLT）放置在变电站作为通信子站层，利用骨干传输网络对配电通信系统业务进行保护。至2017年敷设光缆51.5km，安装17套ONU设备，4套OLT设备；至2020年共敷设光缆32.8km，共安装32套ONU设备，9套OLT设备；至2030年共敷设光缆195.7km，共安装58套ONU设备，22套OLT设备；
5）按照统一规划、节约投资的原则，建设配电通信网的综合监控系统，实现EPON网络的拓扑管理、性能监控、告警管理和故障检测等；
6）对选定的开闭站、配电室实现“三遥”功能，馈线（联络开关、分段开关）实现“一遥”、“二遥”、“三遥”功能；
7）至2017年实现重要开闭站“三遥”覆盖率100 %，新建开关站、配电室自动化率达100%。
2.3新区配电通信网规划年限
2.3.1 2013年-2017年
4座变电站：110kV源泰变、B12、B9、110kV空港变；
17座开闭站：K53、K52、K19、K26、K25、K18、K24、K23、K10、K22、K21、K7、K8、K15、K14、K13、K6。
2.3.2 2017-2020年
9座变电站：110kV源泰变、B12、B9、110kV空港变、35kV四墩变、B26、B2、B5、B27；
32座开闭站：K53、K52、K19、K26、K25、K18、K24、K23、K10、K22、K21、K7、K8、K15、K14、K13、K6、K2、K3、K4、K5、K20、K27、K28、K29、K30、K31、K54、K55、K56、K57、K58。
2.3.3 2020年-2030年
22座变电站：110kV源泰变、B12、B9、110kV空港變、35kV四墩变、B26、B2、B5、B1、 B4、 B6、 B7、 B8、 B10、 B11、B15、B17、 B18、 B19、 B20、B25、 B27；
58座开闭站（新区所有开闭站）。
2013-2030年共计规划涉及22座变电站、58座开闭站，其中110kV源泰变、110kV空港变、35kV四墩变是已建变电站。
2.4新区配电通信网规划的组网原则
可根据城市建设具体情况，因地制宜，选择合适的通信方式，在采用多种通信方式进行配电通信网的建设时，实现统一接入和统一规范。
配电通信网络原则上应采用光纤传输网，在条件不具备的特殊情况下，也可采用其它专网通信方式作为补充。网络应采用IP技术体制，具备动态路由迂回能力，有较高的生存性，在满足有关信息安全标准前提下，可以采用IP虚拟专网方式。
新区配电通信网的组网原则是配电通信网与MSTP骨干通信网络能够组合搭建，可采用MSTP+EPON的方式来建设新区的配电通信网。
要求OLT设备必须具备以太网光接口板（可提供GE接口）或者155M光接口板，以便能与MSTP骨干网进行对接。截止2020年底，新区配电通信网络可采用同变电站不同纤芯或者不同光缆路径实现“双PON口保护”组网方式；至2030年底，新区配电通信网络覆盖站点均可实现不同变电站间“手拉手”组网方式，每个ONU具有双PON口、冗余1+1备份。OLT与ONU之间的光缆覆盖范围为20km。
2.5新区配电通信网规划的纤芯分配方式
配电通信网光缆以“专芯专网”为具体建设原则，光缆纤芯容量上应充分考虑电能质量监测业务、语音业务、视频监控、分布式电源控制、用户用电信息采集和计量设备监测，以及日益快速增长的通信需求，配电通信网光缆芯数选择不小于12芯。
光缆选型原则是，具备电力隧道或地下管网资源的可选择同路由敷设管道阻燃光缆；如果光缆路径需走架空路线，就利用同杆塔架设ADSS光缆。优选单模G.652光纤。纤芯分配原则为6芯传输配电信息，6芯用来传输用电信息。
2.6 新区配电通信网规划的ONU接入原则及方式
于每座开闭站内放置一套ONU设备通过一芯光纤与之相对应变电站OLT设备中的PON接口进行连接。
要求ONU设备必须具备双PON口，冗余1+1备份。
ONU采用并联方式在分光器的接入点进行汇接，既实现抗多点失效，又实现主干线路的保护，确保设备实时高效的运行。
分光器分光级数可根据光缆衰耗的具体情况而定，OLT设备至末端ONU设备光缆全程衰耗不得超过-26dB，因此实际使用中一般不超过8级分光。
3兰州新区配电通信网具体规划
3.1 2013-2017年
至2017年，规划围绕110kV源泰变、110kV罗湾变（B12）、110kV周家庄变（B9）、110kV空港变等4座变电站来建设新区配电通信网，规划一共接入17座开闭站。上述 4座变电站均需安装一套OLT设备，17座开闭站分别安装一套ONU设备。
110kV源泰变：接入2座开闭站，即K53、K52。
光缆路径：K53——110kV源泰变——K52。
K53至110kV源泰变光缆长度约3.2km，
K52至110kV源泰变光缆长度约3.6km。
110kV罗湾变（B12）：接入4座开闭站，即K19、K26、K25、K18。
光缆路径：110kV罗湾变（B12）——K19——K26——K25——K18。
110kV罗湾变（B12）至K19光缆长度约5.3km；
K19至K26光缆长度约2.2km，
K26至K25光缆长度约3.1km，
K25至K18光缆长度约1.9km。
110kV周家庄变（B9）：接入5座开闭站，即K24、K23、K10、K22、K21。
光缆路径：110kV周家庄变（B9）——K24，
110kV周家庄变（B9）——K23——K10，
110kV周家庄变（B9）——K23——K22——K21。
110kV周家庄变（B9）至K24光缆长度约2.6km，
110kV周家庄变（B9）至K23光缆长度约2.1km，
K23至K10光缆长度约4.5km，
K23至K22光缆长度约1.9km，
K22至K21光缆长度约3.1km。
110kV空港变：接入6座开闭站，即K7、K8、K15、K14、K13、K6。
光缆路径：110kV空港变——K7——K8——K15——K14——K13——K6——110kV空港变。
110kV空港变至K7光缆长度约2.6km，
K7至K8光缆长度约3.5km，
K8至K15光缆长度约3.1km，
K15至K14光缆长度约2.8km，
K14 至K13光缆长度约2.1km，
K13至K6光缆长度约2.2km，
K6至110kV空港变光缆长度约1.7km。
截止2017年，兰州新区配电通信网规划范围是4座变电站和17座开闭站，共计配置4套OLT设备、17套ONU设备、21套ODF终端、21面机柜及50个分光器等。新建光缆总长约为51.5km。
3.2 2017-2020年
至2020年，规划围绕35kV四墩变、110kV胜利变（B26）、110kV马家山变（B2）、110kV姚家川变（B5）、B27等5座变电站来建设新区配电通信网，规划这一阶段共新接入15座开闭站。上述 5座变电站均需安装一套OLT设备，15座开闭站分别安装一套ONU设备。
35kV四墩变：接入1座开闭站，即K27。
光缆路径：35kV四墩变——K27。
35kV四墩变至K27光缆长度约2.4km。
110kV胜利变（B26）：接入2座开闭站，即K56、K54。
光缆路径：K56——110kV胜利变（B26）——K54。
K56至110kV胜利变（B26）光缆长度约2.8km，
110kV胜利变（B26）至K54光缆长度约7.1km。
110kV马家山变（B2）：接入4座开闭站，即K2、K3、K4、K5。
光缆路径：K2——110kV马家山变（B2）——K5——K4——K3。
K2至110kV馬家山变（B2）光缆长度约1km，
110kV马家山变（B2）至K5光缆长度约1.5km，
K5至K4光缆长度约1.9km，
K4至K3光缆长度约1.6km。
110kV姚家川变（B5）：接入5座开闭站，即K28、K29、K30、K31、K20。
光缆路径：K31—K29—110kV姚家川变（B5）—K30—K28—K20。
K31至K29光缆长度约2.1km，
K29至110kV姚家川变（B5）光缆长度约1.1km，
110kV姚家川变（B5）至K30光缆长度约1.1km，
K30至 K28光缆长度约2.2km，
K28 至K20光缆长度约2.2km。
B27：接入3座开闭站，即K55、K57、K58。
光缆路径：K57——K58——B27——K55。
K57至K58光缆长度约2.3km，
K58至B27光缆长度约1.76km，
B27至K55光缆长度约1.8km。
截止2020年，兰州新区配电通信网规划范围共涉及9座变电站和32座开闭站，其中除去2017年已建设站点外，涉及新建变电站5座、开闭站15座。共计配置5套OLT设备、15套ONU设备、20套ODF终端、20面机柜及50个分光器等。新建光缆总长约为32.8km。
3.3 2020-2030年
2020年至2030年，鉴于这一阶段已跨越10年，光缆及设备都已接近运行极限，设备及网络拓扑结构均应根据实际运行情况进行全面改造。2020至2030年间，新区配电通信网规划涉及22座变电站（110kV空港变、110kV源泰变、110kV 罗湾变（B12）、110kV周家庄变（B9）、35kV四墩变、110kV 胜利变（B26）、110kV 马家山变（B2）、110kV 姚家川变（B5）、B1、 B4、 B6、 B7、 B8、 B10、 B11、B15、B17、 B18、 B19、 B20、B25、 B27）和58座开闭站。预计配置22套OLT设备、58套ONU设备、80套ODF终端、80面机柜及180个分光器等。新建光缆总长约为195.7km。
3.3 关于柱上开关的规划
本次规划中主要考虑58座开闭站的信息接入，对于共计1080台柱上开关的信息接入，原则上呈链路形式就近接入变电站的OLT设备。柱上开关处均采用具有双PON口的ONU设备，光缆纤芯数量考虑选择12芯。由于柱上开关的特殊位置，光缆采用架空ADSS光缆，可随10kV配电线路杆塔架设。柱上开关处的ONU设备不需配置单独的通信电源，可由配电采集装置的电源给ONU设备供电。ONU设备及光缆终端盒与配电采集装置一并安装在柱上同一箱体内。柱上开关与OLT设备所在站点之间的光缆覆盖范围为20km，衰耗≤-26dB，分光器级数建议不得超过8级。
3.4 关于配电通信系统电源系统的规划
3.4.1 配电通信电源系统配置原则
开闭站内通信电源系统单独配置一套AC 220V、DC 220V/DC -48V的AC-DC/DC交、直流变换模块电源，为通信设备提供两路直流-48V输入；一套正极接地的标准-48V的直流电源分配单元。
OLT设备电源与骨干通信网设备电源在骨干通信网设备电源建设中统一考虑。
3.4.2 交、直流变换模块電源
3.4.3开闭站内通信AC-DC/DC交、直流变换模块电源采用一路AC 220V和一路DC 220V同时供电的方式，交流和直流输入均可作为主用，另一种电源输入即作为备用。当主用电源输入中断时，由备用电源供电，主、备用间必须做到无间隙切换。
3.4.5开闭站内的通信AC-DC/DC交、直流变换模块电源中应配置监控模块和电源模块，电源模块采用冗余1+1配置，单电源模块容量不得低于30A，两块电源模块正常为负载均衡负担，并支持带电插拔。
3.4.6监控模块实现二遥功能
模块装置可提供通信接口，实现对该电源设备的遥信及遥测，其主要功能要求见下表。
3.4.7 直流分配单元的技术标准
变化范围：DC -48V（±20%）；
电网欠压关闭：DC -45V；
电网过压关闭：DC -56V；
工作温度：-25～+50℃；
存储温度：-55～+75℃。
对于OLT设备、ONU设备，均需提供两路32A和四路16A的DC -48V输出空气开关。
4成效分析
电力EPON中各个ONU是通过无源光分路器连接在光纤网络上的，各ONU独立工作，相互之间不受影响。当网络同时出现分支光纤失效（即单个或多个分支光纤中断）、设备失效（即ONU的PON口损坏、ONU设备死机或突然掉电）等故障时，不会影响其他ONU的正常工作。因此，EPON通信网络能够抵抗多点失效，能给予兰州供电公司配电通信网络极大的安全保护。
5 2030年目标展望
随着终端通信接入网的不断完善，将实现基于电力网、电力通信与信息网、电信网、有线电视网等的“多网融合”，为用户提供社区广告、IPTV、语音等集成服务，为供水、热力、燃气等行业的信息化、互动化提供平台支持，拓展及提升电网基础设施增值服务的范围和能力。
参考文献
[1]甘肃省人民政府.关于加快推进兰州新区建设的指导意见，2010.
[2]兰州市城市总体规划 2010—2020（纲要文本）.
[3]城市配电网技术导则 Q/GDW370-2009.
[4]国家电网公司 “ 十二五 ” 配电网规划（技术原则）指导意见.
[5]兰州配电自动化试点工程建设实施方案.