采用EPON技術的配電通信接入網方案可行性分析

陳 軍，樊會叢

(邢臺供電公司，河北 邢臺 054001)

1 配電通信接入網現狀

隨著“堅強智能電網”發展規劃的實施，2011年邢臺供電公司智能電網進入全面建設階段，建設一個安全、可靠的配電通信接入網系統成為首要任務。系統建設面臨著諸如通信介質繁多、業務接口繁雜、通信鏈路業務保護能力不足、通信速率低、無統一網絡管理等問題[1]。而配電網自動化系統由于其自身特點，對通信的要求非常嚴格。配電終端所處環境惡劣，要求必須提供可靠的通信方式；配電終端數量眾多，信息采集點量大面廣，要求投資經濟，盡可能利用原有電網管道以節省成本，并依托原有的配電線纜架構實現規范的組網；業務需求量越來越大，要求有較高的通信速率；配電通信網隨城市發展不斷擴大，要求有較高的適應性和擴展性。所以尋找適合配網自動化通信要求的通信接入方式是配網建設的第一步。

2 常見配電通信接入技術比較

隨著通信技術的發展, 目前可選用的的配電通信接入網技術主要有以下幾種：

a. RS232通信是早期配電自動化通信系統常見的一種通信技術，利用RS232信號進行長距離延伸，連接至配電自動化終端。大量的配電自動化終端設備通過光纖進行串接，突破了傳統RS232傳輸距離、組網簡單、支持環網保護，但接入速率低，不具備抗多點失效性。

b. 基于SDH的光通信技術是電力傳輸網中普遍采用的技術，具有高帶寬、支持多種環網保護協議、抗干擾性強等性能。但在配電網自動化通信中，SDH設備對工作環境要求較高，帶寬利用率較低，施工難度較大，成本較高。

c. 工業以太網交換機在電力通信網中有著良好的應用基礎，高帶寬、環網保護、IP化，但是在單點到多點通信、擴容性等方面存在問題。

d. PLC通信通過將數據調制為載波信號耦合到電力電纜上通信，具有易維護、易使用、成本低等優點，但技術不成熟，存在帶寬窄、傳輸速率低、噪聲大、易受干擾等問題[2-3]。

e. GPRS通信方式目前在電力集中抄表系統中應用廣泛，依靠租借運營商資源組建電力無線專網，這種方式不需要電力投資線纜資源，而且組網靈活，但是安全性、可靠性及帶寬不滿足要求[4]。

f. 無源光網絡(Ethernet passive Optical Network，EPON)是一種點到多點的光接入網絡，是二層采用以太網幀來承載業務的PON系統。EPON系統由光線路終端(OLT)、光網絡單元(ONU)和光分配網絡(ODN)組成，有高帶寬和高QOS保障，上行達1.25 Gbit/s，利用光纖作為傳輸介質，運行可靠穩定。具備有效的隔離保障機制、VLAN隔離、保護端口、MAC地址綁定、IP地址綁定、端口限速、隊列技術、流控技術等，為多業務融合的開展起到了技術保障。可組成樹形、鏈型手拉手、環形等結構，配網結構吻合，并且可以根據現場需要靈活地更換光分路器或預留光纖資源實現新增監測節點的擴容。

構建滿足配電自動化發展需求、各類業務靈活接入、安全穩定的配電通信網，但不能單一的采用一種通信技術進行組網，應該根據實際情況，采用幾種通信技術混合組網方式來實現配電自動化等業務可靠傳輸。一般采用光纖構建主干線通信網絡，各支線通信網絡可采用光纖、無線和載波方式。

3 配電通信接入網方案分析

邢臺市區三環以內運行的110 kV變電站11座、220 kV變電站1座，公用10 kV線路“手拉手”率為96%。電力光纖通信覆蓋了所有變電站，基于SDH技術的光傳輸網和基于IP承載的綜合數據網已發展成熟，具備了向下延伸的網絡基礎， EPON技術及組網特點可以滿足邢臺配電通信接入網主干線的建設需求。因此，選擇以EPON技術為主，無線公網技術為輔的組網方式。

3.1 網絡架構

配網主站位于配電中心，配網子站位于110 kV變電站，主站與子站建在基于SDH技術的四級光傳輸網上，配電通信網主要覆蓋配電網開關站、配電室、環網柜、柱上開關、公用配電變壓器和配電線路。結合邢臺配電站點的地理分布形態和10 kV電力線出線的電氣接線結構，配電通信接入網通常選取雙主站雙光環形、單主站雙光環形和單主站單光星形3種結構。配電終端的“三遙”信息通過ONU，經OLT匯聚后，由調度數據網上傳至主站。配電通信接入網網絡架構如圖1所示。

圖1 配電通信接入網網絡架構

為保證通信的可靠，10 kV終端通信接入網優先選用雙主站雙光環形組網。各開關站串接成鏈狀兩點接入城區110 kV變電站，拓撲結構為“手拉手”全保護倒換型[5]，配電的2個OLT分別安裝在不同的110 kV變電站，ONU安裝在開關站，在光纜中斷或OLT設備失效時，均能由ONU選擇OLT來實現保護。對于可靠性要求稍低的系統也可采用單主站雙光環形和單主站單光星形組網，即一個OLT出2個或1個PON口，下掛通信鏈。

3.2 設計原則

a. 根據配電自動化需求和一次電網情況進行合理選擇通信方式。配網自動化“三遙”站點、營銷網點、分布式電源、電動車充電站等宜采用專網通信，在采用無線公網通信方式時，應符合相關安全防護和可靠性規定要求；配網自動化非“三遙”站點根據條件可選擇光纖、電力線載波、無線等通信方式。

b. 搭建配電通信接入網的光纜架構時，根據配網的結構進行設計，借助配電網已有管道或線路資源，使用專用纖芯承載。配電通信網主干通信光纜芯數原則上不少于24芯。管道光纜應采用防鼠、防蟻、非金屬阻燃管道光纜；直埋光纜應采用鎧裝層絞式阻燃直埋光纜；架空光纜應采用ADSS全介質自承式光纜。

c. 配電自動化業務就近匯聚到變電站(配網子站)，接入調度數據網送達配電中心(配網主站)。配電通信網應滿足電監安全[2006]34號、國家電力監管委員會第5號令等相關要求，采用安全傳輸和交換技術，加強網絡信息安全。

d. 選用通信方式和通信設備時，應充分考慮不同供應商設備之間、配電通信網和骨干通信網之間的制式、接口和網絡管理的兼容性，保持同區域設備的兼容。

e. 匯聚點變電站應預留配電自動化通信屏位，用于安裝配電通信網絡的OLT、ODF設備；匯聚點變電站的配電通信網設備由通信電源供電。實現配電自動化的配電設備應配置通信箱，須滿足相應安全防護要求，內部預留足夠的設備安裝空間，包括ODF、ONU、光分路器、無線通信終端及其它設備附件；配電通信網終端和配電終端共用電源。

f. 配電通信網應充分考慮配網改造工程多、網架頻繁變動的特點，配電通信系統規劃設計時要有預留和備份資源。

g. 基于EPON技術的配電通信接入網的建設，必將對各級網絡的帶寬容量、業務流向等產生影響，在深入分析各項業務需求的基礎上，應對承載配電自動化的骨干通信網進行改造和完善，提高其接入能力和傳輸能力，保障配電通信業務的有效承載。

4 結束語

邢臺配電通信網采用EPON光纖專網為主，無線GPRS專網為輔的組網方式，既能夠實現配電通信網的快速布網，又能夠滿足智能配電業務對通信帶寬和可靠性的要求。

參考文獻：

[1] 肖世杰.構建中國智能電網技術思考[J].電力系統自動化,2009,33(9):1-4.

[2] 李文偉,邱利斌.配網自動化及通信系統的規劃建設[J].電力系統通信,2009,30(2):5-7.

[3] 張平澤,趙振勇.基于低壓電力線載波通信方法的比較[J].電子設計工程,2010,18(2):26-28.

[4] 蔡萬升,湯 輝,張 軍，等.基于EPON技術的配電自動化通信系統[J].電力系統通信,2010，31(12)：11-15.

[5] 刁培忠.用電信息采集系統在電力企業的應用分析[J].中國電力教育，2010(9)：254-256.