新型電力系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)接入無源光網(wǎng)分光器分散式布置研究

摘""要：在新型電力系統(tǒng)建設(shè)背景下，“加快配電網(wǎng)改造升級，推動智能配電網(wǎng)、主動配電網(wǎng)建設(shè)，提高配電網(wǎng)接納新能源和多元化負荷的承載力和靈活性，促進新能源優(yōu)先就地就近開發(fā)利用”成為重要工作。隨著智能配電網(wǎng)的加快建設(shè)，為了更好地支撐“遙信、遙測、遙控、遙調(diào)”的四遙應(yīng)用，終端通信接入網(wǎng)光纖專網(wǎng)的覆蓋范圍、覆蓋規(guī)模將快速提升。基于無源光網(wǎng)絡(luò)（"Passive"Optical"Network，PON）技術(shù)下的接入網(wǎng)建設(shè)越來越多。當前電網(wǎng)PON網(wǎng)絡(luò)建設(shè)模式多為樹形結(jié)構(gòu)組網(wǎng)模式，而分光器的布點位置更是極其講究，不僅需綜合考慮當下終端ONU設(shè)備的接入，還需考慮未來建設(shè)終端站點的ONU設(shè)備的接入及接入數(shù)量的預(yù)估。因此，分光器的布點位置及選擇分光比的類型極為重要。

關(guān)鍵詞：新型電力系統(tǒng)""PON""分光器""布點位置

中圖分類號：TM73

Research"on"Distributed"Layout"of"Passive"Optical"Network"Dividers"Based"on"New"Power"System"IoT"Access

FU"Shouxi""ZHUO"Xiuzhe""CHEN"Jian

Fujian"Yongfu"Electric"Power"Design"Co.，"Ltd.，"Fuzhou，"Fujian"Province，"350108China

Abstract："In"the"context"of"the"construction"of"a"new"power"system，"\"accelerating"the"transformation"and"upgrading"of"the"distribution"network，"promoting"the"construction"of"intelligent"and"active"distribution"networks，"improving"the"carrying"capacity"and"flexibility"of"the"distribution"network"to"accept"new"energy"and"diversified"loads，"and"promoting"the"priority"of"local"development"and"utilization"of"new"energy\""has"become"an"important"task."With"the"accelerated"construction"of"intelligent"distribution"networks，"in"order"to"better"support"the"four"remote"applications"of"\"remote"signaling，"telemetry，"remote"control，"and"remote"adjustment\"，"the"coverage"range"and"scale"of"the"terminal"communication"access"network"fiber"optic"private"network"will"be"rapidly"improved."There"are"more"and"more"access"network"constructions"based"on"Passive"Optical"Network"（PON）"technology."The"current"construction"mode"of"PON"networks"in"the"power"grid"is"mostly"a"tree"structure"networking"mode，"and"the"placement"of"splitters"is"extremely"particular."It"is"necessary"to"comprehensively"consider"not"only"the"access"of"current"terminal"ONU"equipment，"but"also"the"access"and"estimated"number"of"ONU"equipment"for"future"construction"of"terminal"sites."Therefore，"the"placement"of"the"spectral"splitter"and"the"type"of"spectral"ratio"selected"are"extremely"important.

Key"Words："New"power"system;"PON;"Optical"splitter;"Layout"location

本論文討論一種全網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)的分光器布點位置分散式布置方法，先利用業(yè)務(wù)接入點分布式矩陣計算最遠和最近的終端ONU設(shè)備衰耗特點，然后采用對角線元素構(gòu)置整體布置模型，最后使用數(shù)字分布集合進行驗算。該方法實現(xiàn)統(tǒng)一規(guī)劃布置和管理，實現(xiàn)接入網(wǎng)業(yè)務(wù)分光器設(shè)置點快速定位，配網(wǎng)智能終端的安全準入統(tǒng)一管理。提高終端通信接入網(wǎng)可管理性、安全性、減少運行維護工作量[1]。

1""無源光網(wǎng)絡(luò)分光器分布式矩陣部署算法

1.1""站房類型和計劃部署點篩選

無源光網(wǎng)絡(luò)的分光器布點位置分散式布置方法，主要是對現(xiàn)有的站點分光器的布置進行科學(xué)、合理規(guī)劃，對接入層配電通信網(wǎng)覆蓋的配電室、環(huán)網(wǎng)柜、開閉所等配電終端需要建設(shè)PON設(shè)備的站點進行布點規(guī)劃。片域站房的分布設(shè)計矩陣方程式：

式（1）中：表示主干環(huán)站房的矩陣方程，其中ZF元素表示各個站房，由1和0構(gòu)成，下角標通過站點數(shù)1～N分類表示1條光纜單環(huán)或支鏈的首至尾站點。

由于ONU終端設(shè)置點為輔控站點、“三遙”等重要站點，因此將輔控站點、“三遙”、主干環(huán)網(wǎng)等重要站房ZF標記為1，其他站房標記為0。

根據(jù)站房業(yè)務(wù)上送需求實際情況，規(guī)劃配置無源光網(wǎng)絡(luò)分光器的站點，形成擬建無源光網(wǎng)絡(luò)分光器矩陣方程式：

式（2）中：表示主干環(huán)站房的矩陣方程，其中PT元素表示各個站房，由1和0構(gòu)成，下角標通過站點數(shù)1～N分類表示1條光纜單環(huán)或支鏈的首至尾站點。

其中計劃擬部署無源光網(wǎng)絡(luò)分光器PT標記為1，其他為計劃標記為0。

1.2""分光器部署點篩選

根據(jù)上述（1）式和（2）式站房類型矩陣和擬部署無源光網(wǎng)絡(luò)分光器矩陣成績，通過叉乘方式提取出（1）式中主干環(huán)網(wǎng)中需要擬部署分光器的站點集合：

通過上述方式對整個片域內(nèi)站點進行集合選點，選出合適的分光器部署點。

2"""全網(wǎng)XPON光網(wǎng)絡(luò)矩陣式算法規(guī)劃

2.1""光鏈路衰耗計算

式（5）中：N表示光纖衰減；M表示連接器衰減；L表示熔接頭衰減；H表示分光器插損[2]。

2.1.1""光纖衰耗計算

從光纜起始成端點到最后一個站房光纜成端點，沿光纜有序地統(tǒng)計站房之間的光纜長度。站房光纜距離順序和上述（1）式中的矩陣順序一致，形成每個站房之間的光纜長度矩陣方程式如下所示：

式（6）中：表示從光纜初始成端點（一般從變電站等地方引出）到第一個站房之間的距離；表示第一個站房與第二站方站房之間的距離，以此類推。

對于無源光網(wǎng)絡(luò)（GPON）常見的下行光波采用1"490"nm、1"310"nm，上行光波采用1"310"nm，在光纖通信中，光波長越短在傳時衰耗越大[3]，因此可采用光纖衰減較大的1nbsp;310"nm波長進行光纖鏈路損耗預(yù)算，光纖衰減確定：1"310"nm對應(yīng)衰耗a=0.36"dB/km；根據(jù)站房之間的光纜長度計算對應(yīng)的光纜衰耗：

式（8）中：a表示光鏈路衰耗，GSK表示對應(yīng)第K個站房與第K-1個站房之間的光纖衰耗，N表示第K個點光纖總衰耗。

2.1.2接頭損耗計算

在未安裝分光器的站房進行跳纖，在此處是進行活動連接器實現(xiàn)光功率傳遞，存在活動連接器插入衰減，b=0.5"dB/個，第K個站房的活動連接器插入衰耗：

在安裝分光器的站房光纖直熔，存在光纖熔接頭衰減，c=0.01"dB/個[4]。第K個站房的光纖直熔插入衰耗：

式（10）中：b表示活動接頭損耗，c表示直熔接頭損耗，M表示第K個點活動接頭總衰耗，L表示第K個點直熔接頭總衰耗。

2.1.3""分光器損耗計算

分光器存在插損h，分光器的插損因為分光器的型號、分光比的不同，插損值也不相同[5]。常用的分光器分光比1∶2（5%～95%），通常使用5%這個端口連接ONU設(shè)備，95%端口傳遞至下一級，因此將連接至站房的插損定義為h1（5%），傳遞值下一級的插損定義為h2（95%），以分光比1∶2（5%～95%）為例，h1=11.8"dB，h2=0.6"dB，計算分光器插損比之和[6]：

式（11）中：h、h1、h2表示分光器插損，H表示傳遞到第K個點分光器的總衰耗。

2.1.4""光鏈路總衰耗計算

將上述（7）式、（8）式、（9）式、（10）式代入（5）式

2.2""衰耗判斷及組網(wǎng)方式

2.2.1""光鏈路衰耗判斷

安裝分光器需要滿足：

通過此方法對分光器和鏈路級數(shù)是否能達到設(shè)備正常工作的要求[7]。

從矩陣中的AK，從矩陣的第1行開始判斷，滿足AK=1，將該點代入式（12）中，根據(jù)該點的實際情況，計算出光鏈路衰耗，代入式（13）中，滿足則該站房可實現(xiàn)對應(yīng)分光比分光器的安裝效果[8]，若到第K+1個點不滿足，則從第1點到第K點組成組網(wǎng)1，第K+1點屬于組網(wǎng)2。

2.2.2""組網(wǎng)方式

每一個組網(wǎng)都使用1芯光纖資源，在第K+1點與之后的部分點形成組網(wǎng)2，組網(wǎng)中的每個點都要進行上述光衰判斷是否滿足要求，組網(wǎng)1之后的光纜鏈路衰耗包含兩部分，一部分是經(jīng)過前面組網(wǎng)站點跳纖衰耗和光纖衰耗（1～K），另一部分是K+1～x點之間的衰耗[9]。"相關(guān)的計算如下：

以此類推，從而劃分出一個鏈路中不同站點的之間形成不同的組網(wǎng)，直到涵蓋所有需要安裝分光器的站點。

4""結(jié)語

本文主要對XPON的分光器布點位置進行了研究和分析，給出了XPON技術(shù)應(yīng)用于配電通信網(wǎng)中點位布置、光鏈鏈路衰耗計算的方法。該方法有效地解決在實現(xiàn)配電通信終端多業(yè)務(wù)采集、上送中的布置選點，通過精準的分布式布點計算，顯著降低新型電力系統(tǒng)及智慧線路建設(shè)成本。

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