CN111711959A - 基于5g通信多业务融合的大芯数opgw接续点布置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种基于5G通信多业务融合的大芯数OPGW接续点布置的方法，包括：步骤S1：形成杆塔类型分布矩阵和杆塔距离分布矩阵；步骤S2：形成监测装置杆塔分布矩阵和5G基站杆塔分布矩阵；步骤S3：根据杆塔类型分布矩阵和杆塔距离分布矩阵，以及监测装置杆塔分布矩阵和/或5G基站杆塔分布矩阵，以线路中点为基准，确定第一个OPGW接续点；步骤S4：根据监测装置杆塔分布矩阵和/或5G基站杆塔分布矩阵，以及杆塔类型分布矩阵和杆塔距离分布矩阵，依次确定其余OPGW接续点。其一方面将接续点选择问题转换为与耐张段的设置的相关性问题，从最底层保证了扩容后的OPGW线路的安全性；另一方面，大大降低了改造工程的工作量和物料成本。

Description

基于5G通信多业务融合的大芯数OPGW接续点布置的方法
技术领域
本发明涉及电力工程、通信工程领域，尤其涉及一种基于5G通信多业务融合的大芯数OPGW接续点布置的方法。
背景技术
第五代移动通信系统(5th generation mobile networks，简称5G)，5G 技术的高数据速率、减少延迟、节省能源、大规模设备连接等技术优势，将渗透到当社会的各个领域，也为建设国际领先的能源互联网提供强有力的通信技术支撑。目前国内首个500千伏级以上高压/特高压变电站5G测试站已建成投入使用，通过5G网络成功实现了变电站与省电力公司的远程高清视频交互。
5G网络满足了智能电网发展的需求，为配网通信业务提供了一种更优的解决方案，特别是满足泛在化和全覆盖的要求。5G三大技术特性，为电网的不同业务提供了差异化网络的服务能力，目前，已开展的智慧电网探索包括分布式配网差动保护、应急通信、配网计量、在线监测等方面。特别是5G网络切片技术为不同的业务分区提供了安全的隔离能力，现已完成了全球首个基于5G SA网络的电力切片测试。测试证实切片具备安全隔离性，能够实现电网对于负荷单元毫秒级精准管理的业务需求。
利用分布全国各地大量输电线路优质杆塔资源搭载5G通信基站，就近接入光纤复合架空地线(OPGW)，实现5G网络光纤传输，具有安全可靠、简捷方便等优势，为5G网络建设提供一种投资省、见效快、配网通信业务的更优解决方案。
光纤复合架空地线(Optical fiber composite overhead ground wires,简称OPGW)是用于高压输电系统通信线路的新型结构地线，具有普通架空地线和通信光缆的双重功能。
承载OPGW的高压输电线路的杆塔主要分直线杆塔和耐张杆塔，直线杆塔只承受垂直荷载和风造成水平荷载，而耐张塔除此之外还要承受纵向荷载和角度荷载。断线时，耐张塔要能够承受住断线张力，缩小事故范围。一般终端塔、转角超过3度、承受上拔力时都要使用耐张塔。两基耐张杆塔之间就是一个耐张段，无论中间有多少直线杆塔。即使线路直线段比较长，一般情况下，也要控制至少3-5公里要有一个耐张段。有时连续两基耐张塔，这一段就叫孤立档，哪怕只有几十米，一个孤立档也是一个耐张段。
目前，OPGW接续点位置设计上，通常在可以承受纵向荷载和角度荷载的耐张铁塔作为光纤接续点，在耐张塔上布置安装OPGW接续盒，以方便OPGW接续和熔接作业。直线杆塔由于OPGW开断受力等问题，不作为光纤的接续点而设置接续盒。
OPGW沿着不同电压等级的输电线路不断接续延伸，形成了连续几公里至几百公里、特高压线路甚至几千公里的变电站之间点对点专用电力系统通信光纤传输通道。一旦OPGW所在的输变电工程投入运行，OPGW就同步传输电网输电线路的继电保护、调度自动化和发电厂的安全稳定控制等电网运行实时信息，无法再对OPGW光纤进行开断、转接等运行方式变更。
输电力线路运行状态实时在线监测的传感元件、无线通信设备和安全监控视频装置，通常选择安装在电力线路的制高点或视野开阔的相对海拨高点的铁塔上，以扩大输电线路视频监控有效范围，提高监测效果；中国铁塔的4G/5G通信网络业务面对人口相对稠密的社会公众用户，5G网络基站主要部署在城乡结合部地形地势相对开阔的高处的输电铁塔上。而现有OPGW光纤接续点的设计原则只要求是耐张塔以方便安装接续盒，采用由若干个耐张段累计3-5公里范围内随机选择耐张铁塔的方法，多数无法满足搭挂5G通信基站设备、智慧输电线路状态监测监控设备的对位置的特殊要求，难以通过抽取OPGW接续盒中的光纤，连接组成光纤通信传输网络，无法实现利用OPGW传输新的通信业务的预期目标。
由于OPGW投入运行后，传输着电网安全稳定运行的实时信息，无法再对OPGW 光纤进行开断、转接等操作，要求OPGW接续点的位置必需与搭挂新增通信设备在同一基输电铁塔上。
因此，现有输电线路OPGW的接续点位置、光纤接续方式等通用设计方式，已经难以满足输电铁塔挂载通信4G/5G基站的传输光纤接入和输电力线路运行状态在线监测、辅助视频监控等应用特点，无法实现新增业务对OPGW接入的特殊要求，将严重制约大芯数OPGW实际应用效果。
发明内容
本发明针对现有技术存在的缺陷和不足，并考虑到5G通信多业务融合的重大战略意义，本发明提出一种基于5G通信多业务融合的大芯数OPGW接续点布置的方法，充分利用现有OPGW耐张段的结构特点，在保证扩充设备和接续线路安全性的前提下，提供了有效节约成本及降低施工量的OPGW接续点布置的方法。
其具体采用以下技术方案：
一种基于5G通信多业务融合的大芯数OPGW接续点布置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：提取输电线路杆塔信息，包括：杆塔类型和杆塔距离分布，并形成杆塔类型分布矩阵和杆塔距离分布矩阵；
步骤S2：提取杆塔是否安装监测装置和/或5G基站的信息，形成监测装置杆塔分布矩阵和5G基站杆塔分布矩阵；
步骤S3：根据杆塔类型分布矩阵和杆塔距离分布矩阵，以及监测装置杆塔分布矩阵和/或5G基站杆塔分布矩阵，以线路中点为基准，确定第一个OPGW接续点；
步骤S4：根据监测装置杆塔分布矩阵和/或5G基站杆塔分布矩阵，以及杆塔类型分布矩阵和杆塔距离分布矩阵，从第一个OPGW接续点执行向前搜索和向后搜索，在5km的范围内确定下一OPGW接续点，并依次确定其余OPGW接续点。
优选地，步骤S3具体包括以下步骤：
步骤S31：根据杆塔类型分布矩阵和监测装置杆塔分布矩阵，提取安装有监测装置的耐张塔的杆塔集合；如果该集合为空，则执行步骤S33，如果该集合非空，则执行步骤32；
步骤S32：选取安装有监测装置的耐张塔的杆塔集合中，距离线路中点最近的杆塔作为第一个OPGW接续点；
步骤S33：根据杆塔类型分布矩阵和5G基站杆塔分布矩阵，提取安装有5G 基站的耐张塔的杆塔集合；如果该集合为空，则执行步骤S35，如果该集合非空，则执行步骤S34；
步骤S34：选取安装有5G基站的耐张塔的杆塔集合中，距离线路中点最近的杆塔作为第一个OPGW接续点；
优选地，步骤S4具体包括以下步骤：
步骤S41：执行向前搜索或向后搜索，根据杆塔距离分布矩阵提取在第一个 OPGW接续点的5km范围内的杆塔作为本次搜索的目标杆塔集合；
步骤S41：判断安装有监测装置的耐张塔的杆塔集合与目标杆塔是否存在交集，如果交集非空，则以交集中最远的杆塔作为下一个OPGW接续点，如果交集为空，则判断监测装置杆塔分布矩阵所对应的集合与目标杆塔是否存在交集，如果交集非空，则以交集中最远的杆塔作为下一个OPGW接续点，如果交集为空，则执行步骤S42；
步骤S42：判断安装有5G基站的耐张塔的杆塔集合与目标杆塔是否存在交集，如果交集非空，则以交集中最远的杆塔作为下一个OPGW接续点，如果交集为空，则判断5G基站杆塔分布矩阵所对应的集合与目标杆塔是否存在交集，如果交集非空，则以交集中最远的杆塔作为下一个OPGW接续点，如果交集为空，则执行步骤S43；
步骤S43：判断杆塔距离分布矩阵与目标杆塔的交集中是否存在耐张塔，如果存在，则选取最远的耐张塔作为下一个OPGW接续点，如果不存在，则选取最远的杆塔作为下一个OPGW接续点；
步骤S45：下一个OPGW接续点选取完毕后，回到步骤S41，以当前OPGW接续点作为第一个OPGW接续点，继续执行下一次相同的向前搜索或向后搜索。
优选地，所述杆塔类型分布矩阵为：
Figure BDA0002520056760000041
其中，耐张塔标记TP为 1，直线塔标记TP为0，下角标0和N+1分别表示输电线路的首端和末端；所述杆塔距离分布矩阵为
Figure BDA0002520056760000042
其中，ΔWZ0表示相邻杆塔的间距。
优选地，所述杆塔距离分布矩阵通过杆塔地理信息坐标生成的位置矩阵计算获得，其中：
杆塔位置矩阵
Figure BDA0002520056760000051
式中，第一列为节点经度，第二列为纬度，将经纬度转化为选定系统坐标系下的横轴与纵轴，对杆塔间距离进行计算。
优选地，所述监测装置杆塔分布矩阵为
Figure BDA0002520056760000052
若杆塔未计划配置监测装置，M取值为0，否则取值为1,设置M0、MN+1都为0；
所述5G基站杆塔分布矩阵为
Figure BDA0002520056760000053
若杆塔未计划配置5G基站， G取值为0，否则取值为1，设置G0、GN+1都为0；
在步骤S3中，根据杆塔类型分布矩阵和监测装置杆塔分布矩阵，提取安装有监测装置的耐张塔的杆塔集合具体为：
Figure BDA0002520056760000054
其中，对角线元素构成安装有监测装置的耐张塔的杆塔集合，所有Ak＝1(k＝k1，k2,...,kn)的杆塔构成安装有监测装置的耐张塔的杆塔集合；
选取安装有监测装置的耐张塔的杆塔集合中，距离线路中点最近的杆塔作为第一个OPGW接续点具体为：
Figure BDA0002520056760000061
在步骤S3中，根据杆塔类型分布矩阵和5G基站杆塔分布矩阵，提取安装有 5G基站的耐张塔的杆塔集合具体为：
Figure BDA0002520056760000062
其中，对角线元素构成安装有 5G基站的耐张塔的杆塔集合，所有Bk＝1(k＝k1，k2,...,kn)的杆塔构成安装有 5G基站的耐张塔的杆塔集合；
选取安装有5G基站的耐张塔的杆塔集合中，距离线路中点最近的杆塔作为第一个OPGW接续点具体为：
Figure BDA0002520056760000063
优选地，步骤S41中，执行向前搜索，根据杆塔距离分布矩阵提取在第一个 OPGW接续点的5km范围内的杆塔作为本次搜索的目标杆塔集合的方法为：
Figure BDA0002520056760000064
其中，k<m≤N+1；则编号为k+1至m的杆塔为本次搜索的目标杆塔集合；
执行向后搜索，根据杆塔距离分布矩阵提取在第一个OPGW接续点的5km范围内的杆塔作为本次搜索的目标杆塔集合的方法为：
Figure BDA0002520056760000071
其中，k>p≥0；则编号为k-1至p的杆塔为本次搜索的目标杆塔集合。
优选地，步骤S4中，5km的范围替换为5.5km的范围。
优选地，在步骤S4中，在3km-5km的范围内确定下一OPGW接续点。
优选地，当两个安装有监测装置或5G基站的杆塔之间距离≤3km时，两基杆塔都选择作为接续点；当前OPGW接续点与变电站门型架引下终端盒之间OPGW 长度≤3km时，按实际长度配盘。
本发明及其优选方案解决了在实现多业务融合大芯数OPGW接续点布置选点的过程中，监测装置和5G基站安装位置与接续点要求和安全设计要求无相关性的问题，其一方面将接续点选择问题转换为与耐张段的设置的相关性问题，利用了现有线路的稳定性基础，从最底层保证了扩容后的OPGW线路的安全性；另一方面，在保证安全性的前提下，最大限度减少了接续点的设置，并与监测装置或 5G基站的安装位置能够尽可能重合，从而大大降低了改造工程的工作量和物料成本。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：
图1为本发明实施例总体流程示意图；
图2为本发明实施例输电线路简化示意图。
具体实施方式
为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下：
如图1、图2所示，本实施例的设计方案包括以下步骤：
步骤S1：提取输电线路杆塔信息，包括：杆塔类型和杆塔距离分布，并形成杆塔类型分布矩阵和杆塔距离分布矩阵；
其中，杆塔距离分布矩阵一般可以通过杆塔地理信息坐标生成的位置矩阵计算获得，如果已有数据库中已经保存了现网杆塔的距离分布信息，也可以直接生成相应的矩阵；
步骤S2：提取杆塔是否安装监测装置和/或5G基站的信息，形成监测装置杆塔分布矩阵和5G基站杆塔分布矩阵；
步骤S3：根据杆塔类型分布矩阵和杆塔距离分布矩阵，以及监测装置杆塔分布矩阵和/或5G基站杆塔分布矩阵，以线路中点为基准，确定第一个OPGW接续点；这样选点的目的在于，以第一个OPGW接续点为基准，建立接续点与耐张段之间的关联性；
步骤S4：根据监测装置杆塔分布矩阵和/或5G基站杆塔分布矩阵，以及杆塔类型分布矩阵和杆塔距离分布矩阵，从第一个OPGW接续点执行向前搜索和向后搜索，在5km的范围内确定下一OPGW接续点，并依次确定其余OPGW接续点。
其中，步骤S3具体包括以下步骤：
步骤S31：根据杆塔类型分布矩阵和监测装置杆塔分布矩阵，提取安装有监测装置的耐张塔的杆塔集合；如果该集合为空，则执行步骤S33，如果该集合非空，则执行步骤32；
步骤S32：选取安装有监测装置的耐张塔的杆塔集合中，距离线路中点最近的杆塔作为第一个OPGW接续点；
步骤S33：根据杆塔类型分布矩阵和5G基站杆塔分布矩阵，提取安装有5G 基站的耐张塔的杆塔集合；如果该集合为空，则执行步骤S35，如果该集合非空，则执行步骤S34；
步骤S34：选取安装有5G基站的耐张塔的杆塔集合中，距离线路中点最近的杆塔作为第一个OPGW接续点；
步骤S4具体包括以下步骤：
步骤S41：执行向前搜索或向后搜索，根据杆塔距离分布矩阵提取在第一个 OPGW接续点的5km范围内的杆塔作为本次搜索的目标杆塔集合；
步骤S41：判断安装有监测装置的耐张塔的杆塔集合与目标杆塔是否存在交集，如果交集非空，则以交集中最远的杆塔作为下一个OPGW接续点，如果交集为空，则判断监测装置杆塔分布矩阵所对应的集合与目标杆塔是否存在交集，如果交集非空，则以交集中最远的杆塔作为下一个OPGW接续点，如果交集为空，则执行步骤S42；
步骤S42：判断安装有5G基站的耐张塔的杆塔集合与目标杆塔是否存在交集，如果交集非空，则以交集中最远的杆塔作为下一个OPGW接续点，如果交集为空，则判断5G基站杆塔分布矩阵所对应的集合与目标杆塔是否存在交集，如果交集非空，则以交集中最远的杆塔作为下一个OPGW接续点，如果交集为空，则执行步骤S43；
步骤S43：判断杆塔距离分布矩阵与目标杆塔的交集中是否存在耐张塔，如果存在，则选取最远的耐张塔作为下一个OPGW接续点，如果不存在，则选取最远的杆塔作为下一个OPGW接续点；
在上述步骤当中，如果选取的是直线塔，则需要将其改造为耐张塔，才能满足接续的要求，这样相当于进一步增强和补齐了输电线路的耐张段的补全设计，使其的整体稳定性得到进一步提升。
步骤S45：下一个OPGW接续点选取完毕后，回到步骤S41，以当前OPGW接续点作为第一个OPGW接续点，继续执行下一次相同的向前搜索或向后搜索。
基于以上设计的方案，本实施例考虑以数学建模的方式完成方案的最终设计：
考虑已知条件：
输电线路杆塔类型(耐张塔、直线塔)、地理位置坐标、距离，搭载输电线路监测装置(业务1)和5G通信基站(业务2)的2个新业务内容计划及杆塔装设位置。
约束条件：
3-5公里之内应当有一个接续点；搭载新业务的两基铁塔之间距离不3公里、进入两侧变电站最后一段距离不足3公里时不受条件约束。
根据已知条件，构造5个矩阵，分别为：
目标函数：
求解结果：接续点布置方案——矩阵形式。
1.杆塔位置矩阵CD和杆塔类型分布矩阵TP，根据已知条件：
Figure BDA0002520056760000101
式中，第一列为节点经度，第二列为纬度，将经纬度转化为选定系统坐标系下的横轴与纵轴，对杆塔间距离进行计算。
Figure BDA0002520056760000102
为杆塔类型矩阵(耐张塔标记TP为1，直线塔标记TP为0)。
矩阵中，JD0、JDN+1、WD0、WDN+1值为输电线路首端、末端经纬度，非杆塔。
2.根据杆塔条件矩阵，推导出距离分布矩阵DT(单位为m)：
Figure 1
其中，
Figure BDA0002520056760000104
表示相对坐标系下的杆塔间距；杆塔距离分布矩阵也可以根据现有数据库当中已有的距离信息直接生成。
3.搭挂输电线路运行状态监测装置杆塔分布矩阵MT、5G基站装设杆塔分布矩阵GT。
装置分布同样与杆塔位置信息结合，
Figure BDA0002520056760000111
监测装置杆塔分布矩阵，若杆塔未计划配置监测装置，M取值为0，否则取值为1,设置M0、MN+1都为0。
Figure BDA0002520056760000112
5G基站杆塔分布矩阵，同理，若杆塔为计划5G基站装设装置， G取值为0，否则取值为1，设置G0、GN+1都为0。
计算流程：
1、首个OPGW接续点所在杆塔选取：
步骤1：已知2个业务的分布杆塔，通过矩阵式选择：
Figure BDA0002520056760000113
根据监测装置布置点选择，若存在Ak＝1(只看矩阵对角元素，其他的元素无意义)。则该杆塔既是耐张塔也是业务1装设位置，汇总所有Ak＝1(k＝k1，k2,...,kn)的杆塔，并选择最接近中间线路的杆塔：
Figure BDA0002520056760000114
选择该杆塔为第一个OPGW接续点(根据条件可知该杆塔为耐张塔)。
若所有Ak都为0，说明不存在同时满足既是耐张塔同时也是业务1装设位置的耐张塔，此时，设置标记参数MTE＝0(初始值为1)，表示不存在搭设业务1的耐张塔，在搜索过程中减少工作量。
步骤2：此时，需根据业务2装设位置选择，有如下矩阵：
Figure BDA0002520056760000121
若存在矩阵对角数Bk＝1，汇总所有
Bk＝1的杆塔，选取最接近中间线路的杆塔：
Figure BDA0002520056760000122
则对应杆塔为第一个OPGW接续点(根据条件可知该杆塔为耐张塔)，若所有 Bk都为0，设置标记参数GTE＝0(初始值为1)，表示不存在搭设业务2的耐张塔，在路径搜索过程中减少工作量。
步骤2：若上述条件筛选之后，未找到目标杆塔，则根据业务1所在杆塔位置选取(MTE＝0,GTE＝0)。
根据杆塔距离选择全输电线路中间区段(根据杆塔在输电线路中的位置)的业务杆塔(根据上述筛选条件可知，业务杆塔都为直线塔)，根据杆塔距离，通过DT距离分布矩阵，先计算线路最中间的杆塔，
Figure BDA0002520056760000123
若k杆塔并不存在开展业务，则对求得的k杆塔向前后搜索，选取离线路中间位置最近业务1装设杆塔(Mk＝1)，选定该k号杆塔为第一个OPGW接续点(根据上述筛选条件，该杆塔一定是直线塔，需改造为耐张塔)。
步骤3：若输电线路不存在业务1，则根据业务2所在杆塔位置选取，重复步骤2。若输电线路也不存在业务2，则只根据杆塔类型(中间位置的耐张塔)选取OPGW光缆接续点。
2、路径搜索
已知第一个接续点杆塔序号为k，及距离分布矩阵DT。
根据规范技术要求，5km之内需设置1个接续点，为避免在范围临界处产生业务杆塔的遗漏，本实施例考虑扩大搜索范围为5.5km。
向前搜索则有：
步骤1：
Figure BDA0002520056760000131
(k<m≤N+1)，在k到m范围内，求业务1分布矩阵MT矩阵内k到m对应位置是否为1；
步骤2：若存在MR＝1(k<R≤m)。根据标记参数：若标记参数MTE＝0,说明求得的所有R杆塔中无耐张塔，此时只需求R的最大值；若MTE＝1，则求范围内AR＝1 的R最大值，并以R杆塔为下一个OPGW接续点。
步骤3：若范围内不存在MR＝1(k<R≤m)，搜索5G基站装设杆塔：
若存在GR＝1(k<R≤m),根据标记参数：若标记参数GTE＝0,说明求得的所有 R杆塔中无耐张塔，此时只需求R的最大值；若MTE＝1，则求范围内BR＝1的R最大值，并以R杆塔为下一个OPGW接续点。
步骤4：若不存在GR＝1(k<R≤m)，则搜索范围内耐张塔TPR＝1，并取R的最大值(k<R≤m)，若范围内也无耐张塔，则以m杆塔(可知为直线塔)为下一个 OPGW接续点(改造为耐张塔)。
步骤5：下一次搜索，将R赋值给k，并在后续搜索中，将求得接续点Rk+1赋值给Rk。根据约束条件，需计算：
Figure BDA0002520056760000132
若求得m＝N+1，表示已经到输电线路末端，停止搜索。否则，重复步骤1、步骤 2、步骤3、步骤4、步骤5。
同理，向后搜索则有：
步骤1：
Figure BDA0002520056760000141
(k>p≥0)，在k到m范围内，求GT矩阵内k到p对应位置是否为1。
步骤:2：若存在MQ＝1(0<Q≤p)。根据标记参数：若标记参数MTE＝0,说明求得的所有Q杆塔中无耐张塔，此时只需求Q的最小值；若MTE＝1，则求范围内AQ＝1 的Q最小值，以Q杆塔为下一个OPGW接续点。
步骤3：若范围内不存在MQ＝1(0<Q≤k)，则搜索5G基站装设杆塔：
若存在GQ＝1(p≤Q<k),根据标记参数：若标记参数GTE＝0,说明求得的所有 R杆塔中无耐张塔，此时只需求Q的最小值；若GTE＝1，则求范围内BR＝1的R最大值，并以Q杆塔为下一个OPGW接续点,
步骤4：若不存在GQ＝1(p≤Q<k)，则搜索范围内耐张塔TPQ＝1，并取Q的最小值(p≤Q<k)，若范围内也无耐张塔，则以p杆塔(可知为直线塔)为下一个 OPGW接续点(改造为耐张塔)。
步骤5：下一次搜索，将Q赋值给k，并在后续搜索中，将求得接续点Qk+1赋值给Qk。根据约束条件，需计算：
Figure BDA0002520056760000142
若求得p＝0，表示已经到输电线路首端，停止搜索。否则，重复步骤1、步骤2、步骤3、步骤4、步骤5。
向前、向后搜索完成之后，统计所有OPGW接续点，并根据序号大小排序，形成最终的输电线路多业务融合大芯数OPGW接续点布置方案。
某新建输变电工程，建设220KV变电站一座，位于城乡结合部，输电线路总长度36公里，线路走廊多数处于山区峻岭及林区，共有铁塔96基，其中直线杆塔62基，耐张塔34基。
根据新建智慧输电线路运行状态在线监测和环境安全综合监控要求，需要在 4基铁塔(其中1基为直线塔)上搭载监测装置及其通信传输设备，通过OPGW 经变电站通信网络，将实时在线监测监控信息上传到输变电设备状态临测诊断中心(OMDS)。
根据中国铁塔公司5G通信基站布点规划，拟在新建成的变电站附近2基耐张铁塔上，需要保留搭OPGW接续盒，在挂5G通信基站设备及天线系统后，经 OPGW传输到变电站，通过的电信运营商光纤传输网络，接入运营商的5G通信网络。
基于本实施例方案，优先选定6基搭载输电线路状态监测装置和5G基站等新业务设备的铁塔作为OPGW接续点，其中1基直线塔经改造后作为光纤接续点。其他按照每隔3-5公里一个OPGW接续点的原则，选择无搭载设备的普通耐张塔作为接续点，接续方法及接续盒配置与现有技术相同，不再赘述。
全程约39公里的OPGW分成11盘生产、运输，订货盘长见下表：
Figure BDA0002520056760000151
本工程采用72芯的大芯数OPGW，根据智慧输电线路监测方案，选择线路中心附近相对高点安装视频安全监控装置及通信传设备的57#耐张塔作为OPGW接续点，配置直熔式和插拨式OPGW接续盒各一个。安装60芯直熔式固定接续盒，将60芯光纤分段接续，形长距离成点对点OPGW通道，保持作为电力专用通信系统的光纤传输通道；安装12芯插拨式接续盒，通过插拨光纤作为智慧输电线路监测等新增业务的区间光纤通信传输通道，实现了多业务融合使用大芯数OPGW，经济和社会效益显著。
本专利不局限于上述最佳实施方式，任何人在本专利的启示下都可以得出其它各种形式的基于5G通信多业务融合的大芯数OPGW接续点布置的方法，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种基于5G通信多业务融合的大芯数OPGW接续点布置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：提取输电线路杆塔信息，包括：杆塔类型和杆塔距离分布，并形成杆塔类型分布矩阵和杆塔距离分布矩阵；
步骤S2：提取杆塔是否安装监测装置和/或5G基站的信息，形成监测装置杆塔分布矩阵和5G基站杆塔分布矩阵；
步骤S3：根据杆塔类型分布矩阵和杆塔距离分布矩阵，以及监测装置杆塔分布矩阵和/或5G基站杆塔分布矩阵，以线路中点为基准，确定第一个OPGW接续点；
步骤S4：根据监测装置杆塔分布矩阵和/或5G基站杆塔分布矩阵，以及杆塔类型分布矩阵和杆塔距离分布矩阵，从第一个OPGW接续点执行向前搜索和向后搜索，在5km的范围内确定下一OPGW接续点，并依次确定其余OPGW接续点。
2.根据权利要求1所述的基于5G通信多业务融合的大芯数OPGW接续点布置的方法，其特征在于，步骤S3具体包括以下步骤：
步骤S31：根据杆塔类型分布矩阵和监测装置杆塔分布矩阵，提取安装有监测装置的耐张塔的杆塔集合；如果该集合为空，则执行步骤S33，如果该集合非空，则执行步骤32；
步骤S32：选取安装有监测装置的耐张塔的杆塔集合中，距离线路中点最近的杆塔作为第一个OPGW接续点；
步骤S33：根据杆塔类型分布矩阵和5G基站杆塔分布矩阵，提取安装有5G基站的耐张塔的杆塔集合；如果该集合为空，则执行步骤S35，如果该集合非空，则执行步骤S34；
步骤S34：选取安装有5G基站的耐张塔的杆塔集合中，距离线路中点最近的杆塔作为第一个OPGW接续点；
步骤S35：选取距离线路中点最近的耐张塔作为第一个OPGW接续点。
3.根据权利要求2所述的基于5G通信多业务融合的大芯数OPGW接续点布置的方法，其特征在于，步骤S4具体包括以下步骤：
步骤S41：执行向前搜索或向后搜索，根据杆塔距离分布矩阵提取在第一个OPGW接续点的5km范围内的杆塔作为本次搜索的目标杆塔集合；
步骤S41：判断安装有监测装置的耐张塔的杆塔集合与目标杆塔是否存在交集，如果交集非空，则以交集中最远的杆塔作为下一个OPGW接续点，如果交集为空，则判断监测装置杆塔分布矩阵所对应的集合与目标杆塔是否存在交集，如果交集非空，则以交集中最远的杆塔作为下一个OPGW接续点，如果交集为空，则执行步骤S42；
步骤S42：判断安装有5G基站的耐张塔的杆塔集合与目标杆塔是否存在交集，如果交集非空，则以交集中最远的杆塔作为下一个OPGW接续点，如果交集为空，则判断5G基站杆塔分布矩阵所对应的集合与目标杆塔是否存在交集，如果交集非空，则以交集中最远的杆塔作为下一个OPGW接续点，如果交集为空，则执行步骤S43；
步骤S43：判断杆塔距离分布矩阵与目标杆塔的交集中是否存在耐张塔，如果存在，则选取最远的耐张塔作为下一个OPGW接续点，如果不存在，则选取最远的杆塔作为下一个OPGW接续点；
步骤S45：下一个OPGW接续点选取完毕后，回到步骤S41，以当前OPGW接续点作为第一个OPGW接续点，继续执行下一次相同的向前搜索或向后搜索。
4.根据权利要求3所述的基于5G通信多业务融合的大芯数OPGW接续点布置的方法，其特征在于：所述杆塔类型分布矩阵为：
Figure FDA0002520056750000021
其中，耐张塔标记TP为1，直线塔标记TP为0，下角标0和N+1分别表示输电线路的首端和末端；所述杆塔距离分布矩阵为
Figure FDA0002520056750000031
其中，ΔWZ0表示相邻杆塔的间距。
5.根据权利要求4所述的基于5G通信多业务融合的大芯数OPGW接续点布置的方法，其特征在于：所述杆塔距离分布矩阵通过杆塔地理信息坐标生成的位置矩阵计算获得，其中：
杆塔位置矩阵
Figure FDA0002520056750000032
式中，第一列为节点经度，第二列为纬度，将经纬度转化为选定系统坐标系下的横轴与纵轴，对杆塔间距离进行计算。
6.根据权利要求4所述的基于5G通信多业务融合的大芯数OPGW接续点布置的方法，其特征在于：
所述监测装置杆塔分布矩阵为
Figure FDA0002520056750000033
若杆塔未计划配置监测装置，M取值为0，否则取值为1,设置M0、MN+1都为0；
所述5G基站杆塔分布矩阵为
Figure FDA0002520056750000041
若杆塔未计划配置5G基站，G取值为0，否则取值为1，设置G0、GN+1都为0；
在步骤S3中，根据杆塔类型分布矩阵和监测装置杆塔分布矩阵，提取安装有监测装置的耐张塔的杆塔集合具体为：
Figure FDA0002520056750000042
其中，对角线元素构成安装有监测装置的耐张塔的杆塔集合，所有Ak＝1(k＝k1，k2,...,kn)的杆塔构成安装有监测装置的耐张塔的杆塔集合；
选取安装有监测装置的耐张塔的杆塔集合中，距离线路中点最近的杆塔作为第一个OPGW接续点具体为：
Figure FDA0002520056750000043
在步骤S3中，根据杆塔类型分布矩阵和5G基站杆塔分布矩阵，提取安装有5G基站的耐张塔的杆塔集合具体为：
Figure FDA0002520056750000044
其中，对角线元素构成安装有5G基站的耐张塔的杆塔集合，所有Bk＝1(k＝k1，k2,...,kn)的杆塔构成安装有5G基站的耐张塔的杆塔集合；
选取安装有5G基站的耐张塔的杆塔集合中，距离线路中点最近的杆塔作为第一个OPGW接续点具体为：
Figure FDA0002520056750000051
7.根据权利要求6所述的基于5G通信多业务融合的大芯数OPGW接续点布置的方法，其特征在于：步骤S41中，执行向前搜索，根据杆塔距离分布矩阵提取在第一个OPGW接续点的5km范围内的杆塔作为本次搜索的目标杆塔集合的方法为：
Figure FDA0002520056750000052
其中，k<m≤N+1；则编号为k+1至m的杆塔为本次搜索的目标杆塔集合；
执行向后搜索，根据杆塔距离分布矩阵提取在第一个OPGW接续点的5km范围内的杆塔作为本次搜索的目标杆塔集合的方法为：
Figure FDA0002520056750000053
其中，k>p≥0；则编号为k-1至p的杆塔为本次搜索的目标杆塔集合。
8.根据权利要求1所述的基于5G通信多业务融合的大芯数OPGW接续点布置的方法，其特征在于：步骤S4中，5km的范围替换为5.5km的范围。
9.根据权利要求3所述的基于5G通信多业务融合的大芯数OPGW接续点布置的方法，其特征在于：在步骤S4中，在3km-5km的范围内确定下一OPGW接续点。
10.根据权利要求9所述的基于5G通信多业务融合的大芯数OPGW接续点布置的方法，其特征在于：当两个安装有监测装置或5G基站的杆塔之间距离≤3km时，两基杆塔都选择作为接续点；当前OPGW接续点与变电站门型架引下终端盒之间OPGW长度≤3km时，按实际长度配盘。
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