基于EPON技術的電力配網通信建設探析

摘 要:本文分析了配網通信系統的要求，無源光網絡(EPON)技術原理及組網特點進行探討。

關鍵詞:配電網通信網絡EPON接入層

中圖分類號:TP3文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)09(c)-0063-01

1 引言

隨著我國電力事業的迅速發展，智能電網已成為電網發展的重要趨勢。為滿足智能電網對配網自動化及營銷信息的要求，必須結合配用電通信網絡現狀，建設主網-配網-終端用戶高度一體化的通信網絡，具備大容量信息高速、實時的傳輸要求。

2 配用電網通信系統建設

2.1 配用電網對通信系統的要求

配電網通信網絡分為接入層和用戶層。接入層是指10 kV配電到開閉所、變電站之間的通信，用戶層指10 kV配電到用戶側、電能表、集中器之間的通信。配用電網具有設備數量多、地域分布廣、節點分散、運行環境惡劣、分布不均衡等特點，配用電網通信系統應滿足以下要求。

(1)高質量的信息傳輸服務。配電網終端監測系統通信必須保證數據傳輸的安全，防止傳輸中斷和數據竊聽。

(2)傳輸的實時性和可靠性。配電網終端監測系統作為配電網自動化的重要組成部分，它不僅能夠迅速地尋找、隔離故障和恢復供電，還能實時對電量和相關設備狀態進行監測，因此，要求信息處理速度快且實時性要求高。

(3)強抗干擾能力。配電自動化終端一般安裝在室外，工作環境惡劣，電磁環境差，尤其是當通信設備與電力線距離較近時，電磁干擾強烈，雷擊影響嚴重。

(4)強擴展性好。隨著配電網通信網絡規模擴大，通信方式必須適應通信網絡結構的變化。

(5)成本和效益兼顧。

2.2 配用電網通信方式探討

配用電網特有的結構使得通信網絡在施工、成本控制等方面存在一定難度，目前沒有一種通信方式能夠單獨滿足其要求。在網絡設計上，可采用多級分布式結構，綜合應用多種通信方式的混合組網模式。從主站到配電變壓器為接入層，可采用SDH/MSTP光通信、EPON無源光網絡等技術;從配電到用戶為分支鏈路，可采用工業以太網、電力線載波通信等技術組網實現。

針對配用電側通信網絡資源比較匱乏、地區差異大的特點，可因地制宜地組織網絡資源。如在光纖資源薄弱、自建投資大的區域，可租用公網資源。租用公網雖然在帶寬、光纜覆蓋等方面擁有優勢，但電力通信專網在安全性、可靠性、穩定性方面是公網無法替代的，且長期租用方式也不經濟，因此，電力通信傳輸網應以現有電力通信網絡為基礎，以公眾通信網為補充，統籌規劃，自主建設，建成強有力的電力專用通信網絡。

2.3 EPON技術

光纖通信與其他通信方式比較，具有傳輸頻帶寬通信容量大、傳輸損耗小、不受電磁干擾、組網靈活的優點。光纖通信接入從技術上可分為有源光網絡和無源光網絡。

由于EPON適合IP業務的寬帶接入，得到了廣泛應用。EPON是基于千兆以太網的無源光網絡設備，具有樹形光分配網的拓撲結構。一個典型的EPON由光線路終端OLT、光網絡單元ONU和無源分光器POS組成。OLT放在變電站通信機房;ONU放在終端監測設備附近或與其合為一體;POS是無源光纖分支器，是一個連接OLT和ONU的無源設備，它的功能是分發下行數據并集中上行數據。EPON下行通信為連續方式，發送的以太網數據幀中載有ONU的標識LLID，廣播發送給每個ONU，并實現數據幀的過濾;上行通信采用時分多址(TDMA)方式實現多點接入，每個ONU在由局端設備統一分配的時隙中發送數據幀，所分配的時隙補償了它們的差距，避免了它們之間的碰撞。

EPON中使用單芯光纖，在一根芯上傳送上下行2個波(上行波長1310nm，下行波長1490nm)，還可以在這根芯上下行疊加1550nm的波長來傳遞其他信號。

EPON的優點主要表現在以下幾個方面:

(1)成本低，維護簡單，易于升級。

(2)帶寬高。EPON目前可以提供上下行對稱的1.25Gbit/s帶寬，并且隨著以太網技術的發展可以升級到10Gbit/s。

(3)節省光纖資源，服務范圍大。

(4)安全可靠性高。

(5)帶寬分配靈活，服務有保證。

(6)技術成熟、商用廣泛。

(7)完善的網管功能。

2.4 配電網通信系統組網思路

根據地區特點，用戶接入分支鏈路網可直接利用電力線作為通信介質，配電變壓器到電能表之間采用電力線載波通信作為主用采集方式。

配電層從開閉所光纜沿電力管線敷設至每個配電變壓器，OLT設備對多個方向的光纜鏈路實現千兆光口匯聚。分支網采用EPON技術，任何一個終端設備故障都不會影響其他終端設備。集中器上行采用以太網接口同開閉所光纖網絡相連，下行將電力線信號耦合到配電變壓器的低壓出口，覆蓋到整個低壓配電網絡。

在配電網接入層，核心主站和子站組成千兆IP主干自愈環，通過環網保護協議RRPP實現ms級的業務倒換，提高核心網絡的可靠性，降低單點故障。RRPP是由多個節點構成的環網，其中一個主節點，其他節點為傳輸節點。主節點在環上的2個端口分為主端口和從端口。主節點通常周期性地從主端口發送環的HELLO報文，如果主節點的從端口接收到HELLO報文，就會認為環網處于完整狀態，進而阻斷從端口以保證沒有環路;如果主節點的從端口在一定周期內沒有接收到HELLO報文，則認為環網處于故障狀態，進而打開從端口使其正常轉發。一旦發生故障(如鏈路斷開)，故障相鄰的節點或端口上會通過中斷立刻檢測到故障，并向主節點發送Link-down報文，主節點接收到該報文則認為環處于故障狀態，立刻打開從端口，同時發送報文通知其他傳輸節點更新轉發表，傳輸節點更新轉發表后數據流將切換到正常的鏈路上。故障恢復后，故障節點或端口開始工作，這時故障節點會臨時阻塞該端口，但該端口還能透傳RRPP協議報文。主節點發送的HELLO報文可以穿透臨時阻塞端口，如果從端口接收到HELLO報文，主節點會認為環已恢復到完整狀態，然后立刻阻斷從端口，并發送報文通知其他節點打開臨時阻塞端口，同時刷新轉發表，將業務流量切換到正常鏈路上。RRPP以太環網技術支持環網上單一鏈路或節點發生故障時流量快速自動倒換，當網絡上承載大流量的業務時，仍能保證業務的正常開展。

3 結語

為滿足智能電網各個環節的通信需求，在現有電力通信網的基礎上，應統籌規劃，整合資源，完善主網架，分層建設并完善配用電通信網。總之，要建設先進、實用、大容量、高可靠、結構合理、覆蓋面廣、包容性強等的“堅強”電力通信網，才能滿足智能電網發展各階段的需求。

參考文獻

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