EPON技術在配網自動化中的應用

【摘要】配網通信是配網自動化的基礎，如何建設適合配網自動化的通信系統是通信建設的最關鍵問題，而結合配電網的實際情況，目前配網自動化通信最終將以EPON技術為主。它實現簡單、成本低廉，是適用于配電網自動化系統中配電子站到自動化終端這個層面的最佳通信技術。

【關鍵詞】EPON技術通信網絡配電網自動化

我國近幾年來大力開展智能電網建設，發展思路以構建發電、線路、變電、配電、用電服務和調度全部環節和全電壓等級的電網可持續發展體系為主。而配電網自動化系統直接關系著電力消費者的利益，其實用性強、覆蓋面積廣、技術實施手段多樣化、系統建設周期長且難度較大，成為了現階段研究的一個重要課題。

一、現階段配電網自動化通信方式的比較

1.1配網自動化通信要求

配網實現自動化通信必須根據通信結構和終端的數量、分布等特點來建設適合配網環境和技術的通信方式。由于配電終端常暴露在室外，要求通信系統在惡劣環境下能可靠地工作，并且對于重要信息點須實施鏈路冗余保護。配網通信終端數量眾多、信息采集點面廣量大。通信線纜應該盡可能利用原有配電電纜管道，避免重新開掘，節省大量成本。通信組網方式應該盡可能遵循原有配電線纜的網絡結構，實現配變終端與通信設備的位置趨于一致。進線監視、10kV開閉所、變電站監控和饋線自動化對速率的要求最高，其次是公用配變的巡檢和負荷監控系統。而遠方抄表和計費自動化對速率要求最低。并且配網通信網隨著城市的發展規模不斷擴大，其信息采集點具有不可一次預測性，因此要求通信網絡具備高度適應性和擴展性。針對于這些配網自動化通信的要求，常見的配網自動化通信方式應用效果各有利弊，比較如下。

1.2配網自動化通信方式的比較

光貓（Modem）通信是早期的配電自動化通信系統建設中常用的一種光纖通信技術，利用配電子站附近的光纖接入，各子站通過光貓和就近的開閉所相連接。光貓通信突破了傳統RS232/485的傳輸距離、支持環網保護、施工簡單，但接入速率較低，且不具備抗多點失效性。光貓通信的缺點直接導致它在的配電自動化通信網中的應用不具備廣泛性和擴容性。

然而SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步數字體系）在傳統電力傳輸網中的應用非常廣泛。它的優點非常突出，高帶寬、多種環網保護協議、光纖通信方式速率高，為電力通信提供了一個優異的平臺。但在配電網中SDH應用的要求工作環境過高，它的高帶寬的同時帶來了很多浪費，最關鍵的實際問題是SDH應用的施工難度大、實現困難并且成本投入過高。

與SDH相比，工業以太網交換機以高帶寬、環網保護、IP化的趨勢等優勢在電力通信網絡中的應用也比較廣泛。但是在配電網自動化通信中要求點到多點通信、擴容性、抗多點失效，這使得交換組網的通信性能大大折扣，不法應對。

PLC（Power Line Communication，電力線通信）、230MHz（微波通訊的一種）和GPRS通信方式的優勢均為建設簡單，投入少，不足為容易受到干擾，并且與其他通信方式兼容性不好。所以這三種通信方式在配電自動化通信中的應用均不是很理想，不是最佳。

通過對現有配網通信方式的比較和分析，結合配電網的要求和實際情況，目前配網自動化通信最終選擇以光纖加載波的形式應用。配網自動化通信為點到多點通信，這是由終端數量和分布的特點決定，傳統點到點的光纖通信方式在配網中并不適用。其次電力配網的特點決定了它的應用環境在戶外，光纖加載波的形式中分光設備對環境因素不敏感，可以適應比較惡劣的工作環境。并且它的帶寬能夠滿足配網自動化需求，擴展不影響整網架構。

二、EPON技術在配網自動化中的應用

2.1EPON技術的簡介

EPON（Ethernet Passive Optical Network，以太網無源光網絡）技術始于上世紀90年代，現在已進入到商用階段。EPON系統設備由三部分組成：線路側設備（OLT）、中間分光設備（POS）、用戶側設備（ONU），是一種采用點到多點結構的單纖數據雙向傳輸的光纖通信技術。目前各省市電力公司已建成以光纖通信網絡為主的調度通信網，所轄電網內35kV、110kV及以上變電站基本實現光纖全覆蓋。

2.2EPON技術在配網自動化中的應用

EPON技術在配網自動化中的應用無論是工程建設方面還是組網、取電都表現出了優越的通信網絡性能。首先，光纖通信具備傳輸速率高、穩定性好、抗干擾能力強、保密性好、組網方式靈活等優勢。光纖通信已成為電力通信的主要通信方式。而在光纜建設方面，配電網線路所需的資源，如斷路器、配電變壓器、分段開關、負荷斷路器、配電變壓器、分段開關、負荷開關、配電網監測終端等都是沿著配電電纜分布。這樣在布設配電電纜時可以一級一級順序敷設電力特種光纜，使用專用纖芯承載電力配電網自動化業務實現配電網專網建設。

其次，EPON系統在配網自動化中的應用表現在符合配電網線路網絡結構，配電網通信光纖線路資源分布特點。配電網電纜組網采用雙變壓器接線，具有T形接線的優點，節省電力電纜的用量，運行方式靈活使變壓器和低壓配電系統有備用，接線可靠性高。目前EPON技術在配網上的使用集中在城區，城網供電多為雙電源方式，通過主干線路末端之間的直接聯絡，實行環網接線，開環運行，這樣大大提高了供電可靠性。再次，EPON技術在配電網自動化系統中設備取電的應用通常可以通過電壓互感器變換電壓、二次側可輸出220VAC，或就近配電變壓器取電等方式進行，工程實際中，開閉所、負荷中心、用戶電表處取電相對方便。目前市場上的ONU設備基本能夠采用寬泛的電壓設計或者交直流雙備份的方式實現電源保障。

EPON技術在配網中的通信網絡的擴容性和抗多點失效性的應用效果非常好，分析配電網開閉所、環網柜、箱變等節點數量的不可精確預測性，要求網絡在擴容時具有方便性、經濟性。變電站、開閉所、終端的數量增加促使配電網通信系統光纖資源的拉放延伸，從而原網絡向外輻射連接更多的監測節點，這將導致部分節點形成局部的點到多點網絡形態。從而配網自動化要求原先放置的設備性能更高、實用性更強。EPON抗多點失效反映在當ONU檢測到主干主用光纖中斷或多條分支主用光纖失效時能迅速切換到備用光纖上工作。EPON通信系統設計之初預留光纖資源及光功率裕量，在主干光纖上采用非均分的無源分光器，保證將主要光功率留給下級擴容節點設備。對新增監測節點只需添加分光器和ONU，即實現網絡的擴容。配電網監測節點數量巨大，采用EPON組建配電網自動化通信系統，組建配電網自動化通信系統，能最大限度節省投資成本。

總之，EPON技術無論從外觀、防護、散熱、抗惡劣環境運行還是安裝環境都滿足配電網系統的運行。隨著未來的通信需要，EPON技術優質的擴容性和自適應使得它在配網自動化通信中的應用越來越廣泛。

參考文獻

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