基于EPON的配电自动化通信接入网设计概述

2021-03-18

科学与信息化 2021年7期

国网浙江省电力有限公司武义县供电公司浙江武义 321200

引言

在配电自动化建设与改造过程中，通信接入网是极其重要组成部分。因此，一个网架牢固、组网灵活、扩展性强的通信网络是配网自动化建设的重要环节[1]。本文通过对县公司配电自动化通信接入网建设进行研究，制定了配电自动化通信系统技术原则，研究了基于手拉手的组网方式中的光缆路由设计和光链路ODN设计。

1 配电自动化通信系统技术原则

根据配电自动化系统的层次结构及数据传输可靠性等级要求，分为主干网、接入网两个层次，其中主干通信网是指OLT与主站之间的通信网络，接入网是ONU与OLT之间的通信网络。按照要求“三遥”DTU信号应通过光纤有线方式接入，接入网OLT与ONU采用手拉手组网方式。OLT应布置在变电站内，而ONU、分光器与DTU统一组屏，布置在10KV站所内。光缆路径原则上按照电力电缆路径敷设，通常采用无金属管道光缆，使用通信专用管孔。

2 配电自动化EPON组网方式

基于通信可靠性要求，配网自动化EPON普遍采用手拉手组网，该方式下每个ONU与安装在连个不同变电站的OLT连接，因此ONU必须具备双PON口。手拉手链路中ONU与OLT 之间的两条链路处于主备状态，正常工作模式下，ONU仅能通过主用链路转发报文，当主要链路中断时，ONU可切换到备用OLT，切换时间小于50毫秒，业务不会发生中断[2]。

3 光缆路由设计

按照省公司配电自动化通信系统技术原则，“三遥”DTU信号应通过光纤有线接入方式，因此要实现各开闭所、环网柜之间的光路连接，必须要有足够的光缆管道资源，才能满足变电站OLT至终端ONU之间的通信连接。配电自动化通信接入网光缆路经原则上按照电力电缆路径敷设，对于新建的电力管道，在配电网规划时，已同步建设或预留光缆专用管孔资源，可以直接使用[3]。但是，对于处于老旧城区部分需要接入站点，由于建设规划早，电缆管道堵塞、管孔资源不足，也没有专门光缆管孔配置，不一定满足配网自动化通信光缆最佳路由设计。

对于配电自动化新建区域，应结合管道、杆路路径排查形成的光缆可用路径网状图，按照技术可行性、经济合理性等指标，并兼顾远期规划，合理选择终端站点的组网方式。对于需新加入的个别终端，应选择合理的接入方式。为了保证系统可靠性，原则上新增接入终端还应保持“手拉手”保护方式。接入之前应考虑新加入终端后，光缆长度增加损耗，增加分光器增加损耗等对原链路光损耗的影响，保证相关技术参数指标在可接受范围内。

4 光链路ODN设计

根据OLT、ONU光模块接口参数，实际工程竣工后，光路是否可用只需要满足传输距离不超过 20公里，各ONU接收光功率应大于接收灵敏度-27dBm，小于最小过载光功率-3dBm。

ONU侧接收光功率=OLT发射光功率-光路损耗，其中光路损耗=各分光器插入损耗之和+光缆长度×每公里损耗+各熔接点损耗之和+各法兰盘损耗之和[4]。

分光器是ODN系统的中不可或缺的组件，是一种连接OLT和ONU的无源光器件，它把光信号按功率分配到若干输出光纤上。在配电自动化通信接入网中常采用“手拉手”组网方式，此种组网方式中采用1分2非平均分光器，10:90、20:80、30:70、40:60、50:50分光比插损典型值分别为10.4:0.9、7.4:1.3、5.6:1.9、4.4:2.6、3.4:3.4 。

按照OLT 光模块的发射光功率2-7 dBm、接收灵敏度-27dBm，ONU发射光功率-1-4dBm、接收灵敏度-27dBm。上行允许衰耗范围：26-31dBm，下行允许衰耗范围：29-34dBm，故光链路最大允许损耗26db光缆损耗0.4dm/km，熔接损耗和法兰插入损耗分别按照0.1db、0.2db，分光器之间等距情况下（不考虑光配之外的光缆熔接点），“手拉手”链路中采用同一分光器，在不同分光比情况下，按照公式：

以及最大允许链路损耗限制，可直接计算出分光器最大的接入数量。公式中，Lossk为第k个分光器ONU侧光功率，m为最大分光器接入数量，αi为分光器分光比大一侧插入损耗，βk为第K个分光器分光比小一侧插入损耗。当链路中采用同一类型分光器，则LOSSk随k增大而增大，只需计算当k=m时，LOSSm≤26，m的数值即分光器的最大接入数量。按照1：2分光器不同分光比情况下插损典型值计算，10：90分光比时，m=5,30：70时，m=6。在实际应用中，在靠近OLT侧，通常使用分光比大的分光器，保证干线上光功率满足更多的分级，传输更远距离。在链路后端，一般选用分光比差距较小的分光器，在最后一级一般选用50%分光比的分光器[5]。