CN106888124B - 一种高可靠性电力光传输网线路规划系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高可靠性电力光传输网线路规划系统，包括成本评估模块、可靠性评估模块和线路设计模块，所述成本评估模块用于对电力光传输网网络建设成本进行评估，获取成本评估值，所述可靠性评估模块用于对电力光传输网网络可靠性进行评估，获取网络可靠性值，所述线路设计模块用于根据所述成本评估值和网络可靠性值对电力光传输网线路进行设计。本发明的有益效果为：在电力光传输网络规划过程中，综合考虑了网络建设的经济性、可靠性多种因素，获取了综合效益最好的线路规划。

Description

一种高可靠性电力光传输网线路规划系统

技术领域

本发明涉及电力技术领域，具体涉及一种高可靠性电力光传输网线路规划系统。

背景技术

目前，依托光纤通信的各级电力光传输网己经实现了互联互通，随着智能电网进一步发展，规模不断扩大，新业务、新设备的引进给电力光传输网提出了更髙的需求，电力光传输网亟需进行升级和扩建。为保证建成的网络满足智能电网的需求，需要在前期进行科学合理的规划设计。

现有技术在网络规划过程中往往考虑方面不全面，要么未考虑网络可靠性，不能满足智能电网高可靠性的需求，要么未考虑网络经济性，且普遍缺少对电力通信网中变电站电压等级、业务分布等因素的考虑。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种高可靠性电力光传输网线路规划系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

提供了一种高可靠性电力光传输网线路规划系统，包括成本评估模块、可靠性评估模块和线路设计模块，所述成本评估模块用于对电力光传输网网络建设成本进行评估，获取成本评估值，所述可靠性评估模块用于对电力光传输网网络可靠性进行评估，获取网络可靠性值，所述线路设计模块用于根据所述成本评估值和网络可靠性值对电力光传输网线路进行设计。

有益效果：本发明在电力光传输网络规划过程中，综合考虑了网络建设的经济性、可靠性多种因素，获取了综合效益最好的线路规划。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明的结构连接示意图；

附图标记：

成本评估模块1、可靠性评估模块2、线路设计模块3。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

参见图1，本实施例的一种高可靠性电力光传输网线路规划系统，包括成本评估模块1、可靠性评估模块2和线路设计模块3，所述成本评估模块1用于对电力光传输网网络建设成本进行评估，获取成本评估值，所述可靠性评估模块2用于对电力光传输网网络可靠性进行评估，获取网络可靠性值，所述线路设计模块3用于根据所述成本评估值和网络可靠性值对电力光传输网线路进行设计。

本实施例在电力光传输网络规划过程中，综合考虑了网络建设的经济性、可靠性、站点电压等级多种因素，获取了综合效益最好的线路规划。

优选的，所述成本评估模块1采用成本评估值对网络建设成本进行评估，具体采用如下公式计算成本评估值：

式中，C表示成本评估值，n表示待选线路数，f_i∈{0,1}，当线路被选中时，f_i＝1，否则f_i＝0，c_i表示第i条线路的建设成本，成本评估值越大，成本越高。

本优选实施例采用成本评估值对网络建设成本进行评估，能够更为直观的获取网络建设成本，在进行网络扩建时，能够根据现有的网络结构和待选光缆线路，在满足可靠性的前提下，确定出经济性最佳的光缆部署方案。

优选的，所述可靠性评估模块2采用网络可靠性值对网络可靠性进行评估，具体采用以下方法确定网络可靠性值：

设共有b类不同电压等级站点，记为集合：U＝{u₁,u₂,…,u_b}；

对不同站点电压值u_j进行处理，j＝1,2,…,b，得到处理后的值h_j：

处理后的值构成新的集合H，h_j∈H，式中，u_min和u_max分别为集合U中的最小值和最大值；

网络可靠性值可表示为：

式中，K表示网络可靠性值，δ₁和δ₂为权值，δ₁+δ₂＝1，A为成环站点占站点总数的比例，成环站点表示网络中相连而构成环形结构的站点，m为网络中站点总数，d_j∈{0,1}，当第j个站点在环状结构上时，d_j为1，否则为0，网络可靠性值越大，网络越可靠。

本优选实施例采用网络可靠性值对网络可靠性进行评估，综合考虑了成环站点和电压等级，且能够根据权值调整成环率和电压等级比重，获取的可靠性更为准确。

优选的，所述线路设计模块3包括线路初始化单元和线路更新单元，所述线路初始化单元用于对线路进行初始化设计，所述线路更新单元用于对初始线路进行更新，获取优化线路；

所述线路初始化单元，包括以下步骤：

步骤1：采用二进制对待选线路进行编码，每个二进制位代表一条待选线路，当二进制位取值为1时表示该条线路被选中，取值为0时表示该条线路未被选中，每种编码对应一种线路规划，建立p种编码作为初始种群D(s)，此时迭代数s＝0；

步骤2：建立编码x_v的亲和度函数：f(x_v)＝0.4(W-C)+0.6K，式中，W为一常数，W＞C，保证f(x_v)为正值。

所述线路更新单元，包括以下步骤：

步骤1：采用所述亲和度函数计算每种编码的亲和度，选取亲和度前q的编码作为父代种群F(s)；

步骤2：对父代种群F(s)进行克隆，形成新种群X(s)；

步骤3：对X(s)中编码的每个二进制位进行异或操作，得到种群X′(s)，计算D(s)和X′(s)中编码亲和度，选取亲和度前p的编码生成新种群D(s+1)；

步骤4：当s＝DT时，输出D(s)，否则，令s＝s+1，转至步骤1，其中，DT∈[100，150]且DT∈N。

本实施例能够采用线路初始化单元和线路更新单元对线路进行规划，设立亲和度函数，对线路进行不断更新和优化，能够获取经济性和可靠性最优的线路规划。

优选的，电力光传输网线路规划系统还包括应急通信子系统，用于电力光传输网网络建设过程中中断线路之间的应急通信，在线路中断两端安装光放大设备，在线路中间利用光缆建立一条新的光传输通道，所述新的光传输通道由前向纠错编码设备FEC、功率放大器EDFA-BA、拉曼放大器FRA、前置放大器EDFA-PA、色散补偿设备DCM按顺序配置，其中功率放大器EDFA-BA和拉曼放大器FRA由G.652光缆连接。

具体通过以下方式实现：

第一步：首先考虑配置BA；加配BA可以提高发射端的发射功率。

第二步：加配PA；加配PA可以提高接收终端的接收灵敏度。

上述两个步骤还是基于目前最为传统的BA和PA的设计，技术上非常成熟，且操作维护非常方便，对于2.5G子系统，加配BA和PA的方案可以使子系统在无中继情况下再生距离延长约215km，对于10G子系统，如上方案可以使再生距离延长160km。

第三步：则加配FEC；对于2.5G子系统，加配FEC可提高8db编码增益，再生传输距离可以延长至250km；对于10G子系统加配FEC可提升6db编码增益，再生传输距离相应延长至190km。

第四步：加配支持高功率的FEC，同时需要配合的是高功率输出的BA；利用此方法，可有效提升线路发射侧的功率5db左右。如此，对于2.5G子系统，经过此步骤之后，再生传输距离可以延长至275km；对于10G子系统再生传输距离可以延长至215km。

第五步：加配拉曼放大器FRA。加配FRA可以提升接受侧的灵敏度6dB左右。相应地，2.5G子系统的再生距离延长到305km；10G子系统的再生距离延长到240km。

对于2.5G和10G子系统，均存在色散问题，DCM需要与否要根据实际线路情况来进行补偿。

对2.5G应急通信子系统来说，发射端配置支持高功率的FEC，采用SBS抑制技术，光功率放大器(EDFA-BA)的发射功率可以达到+22dBm。FRA+PA的接收灵敏度可以达到-42dB，采用FEC可以提升8dB的编码增益。因此整个应急通信子系统的支持的最大损耗为22-(-42)+8＝72dB。根据再生距离计算公式可以估算出其再生传输距离可以达到305km，传输距离可以达到405km。

对10G应急通信子系统来说，由于光传输的非线性效应非常明显，发射端光功率放大器功率一般只能到12dBm。采用SBS抑制技术后，子系统的发射功率可提升至17dBm。对10G子系统FEC可提升6db编码增益，FRA+PA的接收灵敏度可以达到-36dB。因此整个应急通信系子统的支持的最大损耗为17-(-36)+6＝59dB。根据再生距离计算公式可以估算出其传输距离可以达到242km，传输距离可以达到272km。

采用本发明对电力光传输网线路进行模拟规划，当DT取不同值时，对线路成本和可靠性进行情况统计，同未采用本发明相比，产生的有益效果如下表所示：

DT	成本降低	可靠性提高
			100	20％	10％
110	25％	15％
			120	30％	20％
140	32％	24％
			150	36％	31％

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (1)

1.一种高可靠性电力光传输网线路规划系统，其特征是，包括成本评估模块、可靠性评估模块和线路设计模块，所述成本评估模块用于对电力光传输网网络建设成本进行评估，获取成本评估值，所述可靠性评估模块用于对电力光传输网网络可靠性进行评估，获取网络可靠性值，所述线路设计模块用于根据所述成本评估值和网络可靠性值对电力光传输网线路进行设计；所述成本评估模块采用成本评估值对网络建设成本进行评估，具体采用如下公式计算成本评估值：

式中，C表示成本评估值，n表示待选线路数，f_i∈{0，1}，当线路被选中时，f_i＝1，否则f_i＝0，c_i表示第i条线路的建设成本，成本评估值越大，成本越高；所述可靠性评估模块采用网络可靠性值对网络可靠性进行评估，具体采用以下方法确定网络可靠性值：

设共有b类不同电压等级站点，记为集合：U＝{u₁，u₂，…，u_b}；

对不同站点电压值u_j进行处理，j＝1，2，…，b，得到处理后的值h_j：

处理后的值构成新的集合H，h_j∈H，式中，u_min和u_max分别为集合U中的最小值和最大值；

网络可靠性值可表示为：

式中，K表示网络可靠性值，δ₁和δ₂为权值，δ₁+δ₂＝1，A为成环站点占站点总数的比例，成环站点表示网络中相连而构成环形结构的站点，m为网络中站点总数，d_j∈{0，1}，当第j个站点在环状结构上时，d_j为1，否则为0，网络可靠性值越大，网络越可靠；所述线路设计模块包括线路初始化单元和线路更新单元，所述线路初始化单元用于对线路进行初始化设计，所述线路更新单元用于对初始线路进行更新，获取优化线路；所述线路初始化单元，包括以下步骤：

步骤1：采用二进制对待选线路进行编码，每个二进制位代表一条待选线路，当二进制位取值为1时表示该条线路被选中，取值为0时表示该条线路未被选中，每种编码对应一种线路规划，建立p种编码作为初始种群D(s)，此时迭代数s＝0；

步骤2：建立编码x_v的亲和度函数：f(x_v)＝0.4(W-C)+0.6K，式中，W为一常数，W＞C，保证f(x_v)为正值；所述线路更新单元，包括以下步骤：

步骤1：采用所述亲和度函数计算每种编码的亲和度，选取亲和度前q的编码作为父代种群F(s)；

步骤2：对父代种群F(s)进行克隆，形成新种群X(s)；

步骤3：对X(s)中编码的每个二进制位进行异或操作，得到种群X′(s)，计算D(s)和X′(s)中编码亲和度，选取亲和度前p的编码生成新种群D(s+1)；

步骤4：当s＝DT时，输出D(s)，否则，令s＝s+1，转至步骤1，其中，DT∈[100，150]且DT∈N；还包括应急通信子系统，用于网络建设过程中中断线路之间的应急通信，在线路中断两端安装光放大设备，在线路中间利用光缆建立一条新的光传输通道，所述新的光传输通道由前向纠错编码设备FEC、功率放大器EDFA-BA、拉曼放大器FRA、前置放大器EDFA-PA、色散补偿设备DCM按顺序配置，其中功率放大器EDFA-BA和拉曼放大器FRA由G.652光缆连接。

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