基于EPON的配電自動化通信接入網(wǎng)設(shè)計概述

國網(wǎng)浙江省電力有限公司武義縣供電公司 浙江 武義 321200

引言

在配電自動化建設(shè)與改造過程中，通信接入網(wǎng)是極其重要組成部分。因此，一個網(wǎng)架牢固、組網(wǎng)靈活、擴(kuò)展性強(qiáng)的通信網(wǎng)絡(luò)是配網(wǎng)自動化建設(shè)的重要環(huán)節(jié)[1]。本文通過對縣公司配電自動化通信接入網(wǎng)建設(shè)進(jìn)行研究，制定了配電自動化通信系統(tǒng)技術(shù)原則，研究了基于手拉手的組網(wǎng)方式中的光纜路由設(shè)計和光鏈路ODN設(shè)計。

1 配電自動化通信系統(tǒng)技術(shù)原則

根據(jù)配電自動化系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)傳輸可靠性等級要求，分為主干網(wǎng)、接入網(wǎng)兩個層次，其中主干通信網(wǎng)是指OLT與主站之間的通信網(wǎng)絡(luò)，接入網(wǎng)是ONU與OLT之間的通信網(wǎng)絡(luò)。按照要求“三遙”DTU信號應(yīng)通過光纖有線方式接入，接入網(wǎng)OLT與ONU采用手拉手組網(wǎng)方式。OLT應(yīng)布置在變電站內(nèi)，而ONU、分光器與DTU統(tǒng)一組屏，布置在10KV站所內(nèi)。光纜路徑原則上按照電力電纜路徑敷設(shè)，通常采用無金屬管道光纜，使用通信專用管孔。

2 配電自動化EPON組網(wǎng)方式

基于通信可靠性要求，配網(wǎng)自動化EPON普遍采用手拉手組網(wǎng)，該方式下每個ONU與安裝在連個不同變電站的OLT連接，因此ONU必須具備雙PON口。手拉手鏈路中ONU與OLT 之間的兩條鏈路處于主備狀態(tài)，正常工作模式下，ONU僅能通過主用鏈路轉(zhuǎn)發(fā)報文，當(dāng)主要鏈路中斷時，ONU可切換到備用OLT，切換時間小于50毫秒，業(yè)務(wù)不會發(fā)生中斷[2]。

3 光纜路由設(shè)計

按照省公司配電自動化通信系統(tǒng)技術(shù)原則，“三遙”DTU信號應(yīng)通過光纖有線接入方式，因此要實(shí)現(xiàn)各開閉所、環(huán)網(wǎng)柜之間的光路連接，必須要有足夠的光纜管道資源，才能滿足變電站OLT至終端ONU之間的通信連接。配電自動化通信接入網(wǎng)光纜路經(jīng)原則上按照電力電纜路徑敷設(shè)，對于新建的電力管道，在配電網(wǎng)規(guī)劃時，已同步建設(shè)或預(yù)留光纜專用管孔資源，可以直接使用[3]。但是，對于處于老舊城區(qū)部分需要接入站點(diǎn)，由于建設(shè)規(guī)劃早，電纜管道堵塞、管孔資源不足，也沒有專門光纜管孔配置，不一定滿足配網(wǎng)自動化通信光纜最佳路由設(shè)計。

對于配電自動化新建區(qū)域，應(yīng)結(jié)合管道、桿路路徑排查形成的光纜可用路徑網(wǎng)狀圖，按照技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)合理性等指標(biāo)，并兼顧遠(yuǎn)期規(guī)劃，合理選擇終端站點(diǎn)的組網(wǎng)方式。對于需新加入的個別終端，應(yīng)選擇合理的接入方式。為了保證系統(tǒng)可靠性，原則上新增接入終端還應(yīng)保持“手拉手”保護(hù)方式 。接入之前應(yīng)考慮新加入終端后，光纜長度增加損耗，增加分光器增加損耗等對原鏈路光損耗的影響，保證相關(guān)技術(shù)參數(shù)指標(biāo)在可接受范圍內(nèi)。

4 光鏈路ODN設(shè)計

根據(jù)OLT、ONU光模塊接口參數(shù)，實(shí)際工程竣工后，光路是否可用只需要滿足傳輸距離不超過 20公里，各ONU接收光功率應(yīng)大于接收靈敏度-27dBm，小于最小過載光功率-3dBm。

ONU側(cè)接收光功率=OLT發(fā)射光功率-光路損耗，其中光路損耗=各分光器插入損耗之和+光纜長度×每公里損耗+各熔接點(diǎn)損耗之和+各法蘭盤損耗之和[4]。

分光器是ODN系統(tǒng)的中不可或缺的組件，是一種連接OLT和ONU的無源光器件，它把光信號按功率分配到若干輸出光纖上。在配電自動化通信接入網(wǎng)中常采用“手拉手”組網(wǎng)方式，此種組網(wǎng)方式中采用1分2非平均分光器，10:90、20:80、30:70、40:60、50:50分光比插損典型值分別為10.4:0.9、7.4:1.3、5.6:1.9、4.4:2.6、3.4:3.4 。

按照OLT 光模塊的發(fā)射光功率2-7 dBm、接收靈敏度-27dBm，ONU發(fā)射光功率-1-4dBm、接收靈敏度-27dBm。上行允許衰耗范圍：26-31dBm，下行允許衰耗范圍：29-34dBm，故光鏈路最大允許損耗26db光纜損耗0.4dm/km，熔接損耗和法蘭插入損耗分別按照0.1db、0.2db，分光器之間等距情況下（不考慮光配之外的光纜熔接點(diǎn)），“手拉手”鏈路中采用同一分光器，在不同分光比情況下，按照公式：

以及最大允許鏈路損耗限制，可直接計算出分光器最大的接入數(shù)量。公式中，Lossk為第k個分光器ONU側(cè)光功率，m為最大分光器接入數(shù)量，αi為分光器分光比大一側(cè)插入損耗，βk為第K個分光器分光比小一側(cè)插入損耗。當(dāng)鏈路中采用同一類型分光器，則LOSSk隨k增大而增大，只需計算當(dāng)k=m時，LOSSm≤26，m的數(shù)值即分光器的最大接入數(shù)量。按照1：2分光器不同分光比情況下插損典型值計算，10：90分光比時，m=5,30：70時，m=6。在實(shí)際應(yīng)用中，在靠近OLT側(cè)，通常使用分光比大的分光器，保證干線上光功率滿足更多的分級，傳輸更遠(yuǎn)距離。在鏈路后端，一般選用分光比差距較小的分光器，在最后一級一般選用50%分光比的分光器[5]。

5 結(jié)束語

本文通過對縣域內(nèi)配電自動化通信接入網(wǎng)設(shè)計原則，EPON在電力系統(tǒng)中的組網(wǎng)方式進(jìn)行分析，介紹了配電自動化通信接入網(wǎng)光纜設(shè)計思路、光路設(shè)計原理、計算方法，以及在工程實(shí)際中分光器的部署方法。光纜路徑優(yōu)化、光路設(shè)計不但可以節(jié)省建設(shè)成本，對配電自動化通信接入網(wǎng)的建設(shè)與改造也具有指導(dǎo)意義。