智能配電網EPON解決方案

摘 要：配電網自動化為一項系統工程，其主要功能是數據采集/監視/控制、故障定位、隔離和自動恢復送電、無功補償和電壓調節、設備管理、遠方抄表和電能計量、需方側用電管理、負荷控制等。近年的配網自動化通信終端接口正朝Ethernet（RJ45）過渡。而基于Ethernet技術的無源光網絡（EPON）技術簡單、設備造價低，傳輸容量大、可靠性高、傳輸距離長、抗電磁干擾等優點，成為配網自動化通信接入的最佳選擇。

關鍵詞：以太網；無源光網絡（EPON）；解決措施

1 配電網簡介

1.1 配電網定義。直接向最終用戶供電的線路稱為配電線路，由配電線路組成的網絡叫配電網絡，簡稱配網。其作用是在電力網中起分配電能，直接向最終用戶供電，配電網就是電力網絡中的接入網。

1.2 配電網構成（宏觀）。由架空線或電纜配電線路、配電所或柱上降壓變壓器直接接入用戶所構成。

1.3 配電自動化功能。把配電網實時監控、自動故障隔離及恢復供電、自動讀表等功能，稱為配電網運行自動化；而把離線的或實時性不強的設備管理、停電管理、用電管理等功能，稱為配電網管理自動化。

2 傳統配電網通信接入技術分析

3 配網自動化通信設備的要求

3.1 可靠性。配電通信終端常暴露在室外、受陽光、雨雪等自然條件的侵襲，同時還受外界的干擾。要求通信系統在任何時候均能可靠地工作。

3.2 經濟性。配網通信終端數量眾多、信息采集點面廣量大，可充分有效利用傳輸通道資源，方便網絡擴容，保證通信系統的投資不能太大。

3.3 通信暢通能力。在配電網停電區域和故障時，能捕捉故障信息，保證故障通告信息優先、快速地傳輸。

3.4 通信速率要求。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；遠方抄表和計費自動化對速率要求最低。

3.5 雙向通信能力。采集數據的上傳和控制指令的下發通信能力。

4 EPON技術簡介

4.1 定義

EPON（Ethernet Passive Optical Network）是基于以太網的無源光網絡，顧名思義，EPON是利用PON（無源光網絡）的拓撲結構實現以太網的接入，無源光網絡-PON（Passive Optical Network）是指采用無源光分/合路器或光耦合器分配/匯聚各ONU信號的光接入網，是光接入網的主流技術之一。它采用點到多點結構、無源光纖傳輸，在以太網之上提供多種業務。它在物理層采用了PON技術，在鏈路層使用以太網協議，利用PON的拓撲結構實現了以太網的接入。因此，它綜合了PON技術和以太網技術的優點：低成本；高帶寬；擴展性強；靈活快速的服務重組；與現有以太網的兼容性；方便的管理等等。

4.2 無源光網絡的構成

OLT（Optical Line Terminal）-光線路終端

ONU（Optical Network Unit）-光網絡單元

ODN（Optical Distribution Network）-光分配網

4.3 EPON系統數據傳輸機制

EPON系統采用WDM技術，實現單纖雙向傳輸。

5 配網自動化EPON解決方案

5.1 配網自動化EPON手拉手組網模型（重點推薦）

重點推薦的EPON手拉手組網方式具有小于50ms的保護倒換能力：

（1）OLT/ONU間通道實時監測：當OLT PON口、ONU PON口、主干光纖、分支光纖、分光器異常時，能迅速做出判斷，并進行通道倒換。（2）OLT上聯口實時監測：當OLT跟直接上聯設備之間的光口、光纖出現異常時候，能迅速做出判斷并及時通知下掛的ONU進行通道切換。（3）EPON網絡跟主站系統間的實施監測：當EPON網絡跟主站系統之間某一通道出現異常時，EPON網絡能及時感知，并將所有流量切換到備用通道。

5.2 手拉手組網方式選點原則

（1）OLT放置位置在變電站，兩臺OLT之間的線型，帶狀區域是最適合的建設點。所以規劃時要考慮到變電站的地理位置。（2）同一期的工程盡量以同一地區進行規劃，而不是同一類設備（臺變、柱上開關、環網柜）。（3）盡量做到“承前啟后”的布局。考慮到后期將會加入的新站點（ONU、OLT）。

5.3 EPON優點表現面

（1）成本低、維護簡單，容易擴展，易于升級。EPON結構在光傳輸途中不需電源，沒有電子部件，因此容易鋪設，基本不用維護，可節約長期維護成本和管理成本；EPON系統對局端資源占用很少，模塊化程度高。（2）提供非常高的帶寬。EPON目前可以提供上下行對稱的1.25Gbit/s帶寬，并且隨著以太技術的發展可以升級到10Gbit/s。（3）節省光纖資源，服務范圍大。EPON作為一種點到多點技術，可以利用局端單個光模塊及光纖資源，服務大量終端用戶，特別適合配網環形或鏈型拓撲。（4）安全可靠性高。PON終端與終端設備是并聯關系，任何一個終端或多個終端故障，不會影響整個系統穩定運行。具有抗單點和抗多點故障能力。（5）帶寬分配靈活，服務有保證。EPON對帶寬的分配和保證都有一套完整的體系，可以通過DBA（動態帶寬算法）對每個用戶進行帶寬分配，并保證其QOS。（6）EPON是基于以太網的無源光網絡，采用的標準是IEEE 802.3ah，相對與其他XPON技術，EPON是目前最為成熟，商用最廣的一種PON技術。（7）完善的網管功能。EPON支持配置管理，性能管理，故障管理，安全管理，告警管理等功能，能管理到ONU的PON的每個端口業務。

6 結束語

國家電網公司正在全面建設以特高壓電網為骨干網架、各級電網協調發展的堅強電網為基礎，以信息化、自動化、互動化為特征的自主創新、國際領先的堅強智能電網。配電網是電力供應鏈的末端，是直接面向社會和廣大客戶的重要能源載體之一，因此它也是堅強智能電網中的重要基礎和組成部分。配網自動化是實施智能化配電網的重要手段，它不但可以極大地提高配電網調度、生產和運行的管理水平，提高供電企業的經濟和社會效益，同時可以讓廣大電力客戶直接感受到智能電網所帶來的高質量、人性化的服務。

作者簡介：李巖（1966-），男，漢族，國網遼寧省電力有限公司營口供電公司信息通信分公司專工，高級工程師。