新型电力系统物联网接入无源光网分光器分散式布置研究

摘""要：在新型电力系统建设背景下，“加快配电网改造升级，推动智能配电网、主动配电网建设，提高配电网接纳新能源和多元化负荷的承载力和灵活性，促进新能源优先就地就近开发利用”成为重要工作。随着智能配电网的加快建设，为了更好地支撑“遥信、遥测、遥控、遥调”的四遥应用，终端通信接入网光纤专网的覆盖范围、覆盖规模将快速提升。基于无源光网络（"Passive"Optical"Network，PON）技术下的接入网建设越来越多。当前电网PON网络建设模式多为树形结构组网模式，而分光器的布点位置更是极其讲究，不仅需综合考虑当下终端ONU设备的接入，还需考虑未来建设终端站点的ONU设备的接入及接入数量的预估。因此，分光器的布点位置及选择分光比的类型极为重要。

关键词：新型电力系统""PON""分光器""布点位置

中图分类号：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

本论文讨论一种全网无源光网络的分光器布点位置分散式布置方法，先利用业务接入点分布式矩阵计算最远和最近的终端ONU设备衰耗特点，然后采用对角线元素构置整体布置模型，最后使用数字分布集合进行验算。该方法实现统一规划布置和管理，实现接入网业务分光器设置点快速定位，配网智能终端的安全准入统一管理。提高终端通信接入网可管理性、安全性、减少运行维护工作量[1]。

1""无源光网络分光器分布式矩阵部署算法

1.1""站房类型和计划部署点筛选

无源光网络的分光器布点位置分散式布置方法，主要是对现有的站点分光器的布置进行科学、合理规划，对接入层配电通信网覆盖的配电室、环网柜、开闭所等配电终端需要建设PON设备的站点进行布点规划。片域站房的分布设计矩阵方程式：

式（1）中：表示主干环站房的矩阵方程，其中ZF元素表示各个站房，由1和0构成，下角标通过站点数1～N分类表示1条光缆单环或支链的首至尾站点。

由于ONU终端设置点为辅控站点、“三遥”等重要站点，因此将辅控站点、“三遥”、主干环网等重要站房ZF标记为1，其他站房标记为0。

根据站房业务上送需求实际情况，规划配置无源光网络分光器的站点，形成拟建无源光网络分光器矩阵方程式：

式（2）中：表示主干环站房的矩阵方程，其中PT元素表示各个站房，由1和0构成，下角标通过站点数1～N分类表示1条光缆单环或支链的首至尾站点。

其中计划拟部署无源光网络分光器PT标记为1，其他为计划标记为0。

1.2""分光器部署点筛选

根据上述（1）式和（2）式站房类型矩阵和拟部署无源光网络分光器矩阵成绩，通过叉乘方式提取出（1）式中主干环网中需要拟部署分光器的站点集合：

通过上述方式对整个片域内站点进行集合选点，选出合适的分光器部署点。

2"""全网XPON光网络矩阵式算法规划

2.1""光链路衰耗计算

式（5）中：N表示光纤衰减；M表示连接器衰减；L表示熔接头衰减；H表示分光器插损[2]。

2.1.1""光纤衰耗计算

从光缆起始成端点到最后一个站房光缆成端点，沿光缆有序地统计站房之间的光缆长度。站房光缆距离顺序和上述（1）式中的矩阵顺序一致，形成每个站房之间的光缆长度矩阵方程式如下所示：

式（6）中：表示从光缆初始成端点（一般从变电站等地方引出）到第一个站房之间的距离；表示第一个站房与第二站方站房之间的距离，以此类推。

对于无源光网络（GPON）常见的下行光波采用1"490"nm、1"310"nm，上行光波采用1"310"nm，在光纤通信中，光波长越短在传时衰耗越大[3]，因此可采用光纤衰减较大的1nbsp;310"nm波长进行光纤链路损耗预算，光纤衰减确定：1"310"nm对应衰耗a=0.36"dB/km；根据站房之间的光缆长度计算对应的光缆衰耗：

式（8）中：a表示光链路衰耗，GSK表示对应第K个站房与第K-1个站房之间的光纤衰耗，N表示第K个点光纤总衰耗。

2.1.2接头损耗计算

在未安装分光器的站房进行跳纤，在此处是进行活动连接器实现光功率传递，存在活动连接器插入衰减，b=0.5"dB/个，第K个站房的活动连接器插入衰耗：

在安装分光器的站房光纤直熔，存在光纤熔接头衰减，c=0.01"dB/个[4]。第K个站房的光纤直熔插入衰耗：

式（10）中：b表示活动接头损耗，c表示直熔接头损耗，M表示第K个点活动接头总衰耗，L表示第K个点直熔接头总衰耗。

2.1.3""分光器损耗计算

分光器存在插损h，分光器的插损因为分光器的型号、分光比的不同，插损值也不相同[5]。常用的分光器分光比1∶2（5%～95%），通常使用5%这个端口连接ONU设备，95%端口传递至下一级，因此将连接至站房的插损定义为h1（5%），传递值下一级的插损定义为h2（95%），以分光比1∶2（5%～95%）为例，h1=11.8"dB，h2=0.6"dB，计算分光器插损比之和[6]：

式（11）中：h、h1、h2表示分光器插损，H表示传递到第K个点分光器的总衰耗。

2.1.4""光链路总衰耗计算

将上述（7）式、（8）式、（9）式、（10）式代入（5）式

2.2""衰耗判断及组网方式

2.2.1""光链路衰耗判断

安装分光器需要满足：

通过此方法对分光器和链路级数是否能达到设备正常工作的要求[7]。

从矩阵中的AK，从矩阵的第1行开始判断，满足AK=1，将该点代入式（12）中，根据该点的实际情况，计算出光链路衰耗，代入式（13）中，满足则该站房可实现对应分光比分光器的安装效果[8]，若到第K+1个点不满足，则从第1点到第K点组成组网1，第K+1点属于组网2。

2.2.2""组网方式

每一个组网都使用1芯光纤资源，在第K+1点与之后的部分点形成组网2，组网中的每个点都要进行上述光衰判断是否满足要求，组网1之后的光缆链路衰耗包含两部分，一部分是经过前面组网站点跳纤衰耗和光纤衰耗（1～K），另一部分是K+1～x点之间的衰耗[9]。"相关的计算如下：

以此类推，从而划分出一个链路中不同站点的之间形成不同的组网，直到涵盖所有需要安装分光器的站点。

4""结语

本文主要对XPON的分光器布点位置进行了研究和分析，给出了XPON技术应用于配电通信网中点位布置、光链链路衰耗计算的方法。该方法有效地解决在实现配电通信终端多业务采集、上送中的布置选点，通过精准的分布式布点计算，显著降低新型电力系统及智慧线路建设成本。

参考文献

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