基于EPON技术的电力配网通信建设分析

基于EPON技术的电力配网通信建设分析中国论文网JYk'l!L}bV
黎林君中国论文网`\K[%SE-G
（海南电力通信自动化有限公司 海南海口 570100）
g eT9D!tu9[Fx0【摘要】本文针对电力系统电网发展的趋势，根据EPON 的基本中国论文网cGd:CA
原理和技术特点，阐述了EPON 在电力通信智能电网建设中的应用，中国论文网5w:~`%z,n
供大家参考。中国论文网[4XOW"s#tM
【关键词】智能电网；配网通信；EPON ；接入层中国论文网+L-?kEV
1. 前言
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M'@{0随着智能化电网的建设，配电网对通信网覆盖范围和接入能力
g7l6VJ h!oK0上的需求激增，不仪对配电通信网的覆盖面提出巨夫需求，而且对中国论文网[+i)yaP7Qq3~P
与其联接的上一级通信网的接入能力提出了更高需求。而日前兰州中国论文网|[,ga.r*}
电力通信号用网络只覆盖了1lOkV 变电站、35kV 变电站、甘肃省中国论文网0c~rS!}%B0y[
电力公司及兰州供电公司二级单位，网内的水电厂、火电厂和用户中国论文网'cv:O~ EtSVt K k
专用变电站等。兰州供电公司管辖范围内运行的开关站、配电室及中国论文网S7BT7o4N6p,kxV
配电线路尚不具备任何通信手段，不能满足智能电网建设的需求。中国论文网rt#^P!@3r
兰州配电调度只能监测变电站出线有关信息，配电调度员不能实时中国论文网!mG,gCHAEL
掌握开关站、配电室、柱上开关等有关设备信息，不便于事故的及
&he5D1A |#U K0时处理，影响供电可靠性。中国论文网/st5m7a7y
配电网自动化程度的重要标志是通信是否符合自动化的要求，中国论文网 j1?}lY~7TG
它担负着设备及用户与自动化的联络，起着纽带作用：担负着信息
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i0的处理、命令的发送和返回。所有数据的传递，没有可靠有效的通
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^-kg C|0信，配电网无法与自动化相联系。
]!D.O A2Tzr02. 配用电网对通信系统的要求
g;Pn?yb0配电网通信网络分为接人层和用户层。接入层是指10kV 配电中国论文网[8VI+E8a D6dN X
到开闭所、变电站之间的通信，用户层指10kV 配电到用户侧、电
,?BfJ6m^#f-{x;~0能表，集中器之间的通信。配用电网具有设备数量多、地域分布广、
#E X1HF!s @e0节点分散、运行环境恶劣、分布不均衡等特点，配用电网通信系统中国论文网6\G%Lfko4F
应满足以下要求。
"^WX:a#D]&L0（1）高质量的信息传输服务。配电网终端监测系统通信必须保中国论文网G:o!ID|
证数据传输的安全，防止传输中断和数据窃听。
C`4lL xw7g0（2）传输的实时陛和可靠性。配电网终端监测系统作为配电网中国论文网S:u:M?v0^a4p h
自动化的重要组成部分，它不仅能够迅速地寻找、隔离故障和恢复中国论文网(z H*x@e?*Gn
供电，还能实时对电量和相关设备状态进行监测，因此，要求信息中国论文网(~MA3E z^$g
处理速度快且实时性要求高。
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@&~8\0（3）强抗干扰能力。配电自动化终端一般安装在室外，工作环中国论文网O/dPFe
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境恶劣，电磁环境差，尤其是当通信设备与电力线距离较近时，电
M `g7~*nFp+p+P~+I8W0磁干扰强烈，雷击影响严重。
)H^yC'hJyOs7H0（4）强扩展性好。随着配电网通信网络规模扩大，通信方式必
~4b~3Z.z"fv#M0须适应通信网络结构的变化。中国论文网pyI&?0M+P @Bf(CP
（5）成本和效益兼顾。中国论文网B^0|&CKp_s%[.n
3. 配用电网通信方式探讨
&a)_7{S5Q8i0配用电网特有的结构使得通信网络在施工，成本控制等方面存中国论文网jyV6w~N
在一定难度，目前没有一种通信方式能够单独满足其要求。在网络中国论文网Gz7x
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设计上，可采用多级分布式结构，综合应用多种通信方式的混合组
V5G_@~f.GG[0网模式。从主站到配电变压器为接入层，可采用SDH/MSTP 光通信、中国论文网+nP r{Mz
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EPON 无源光网络等技术；从配电到用户为分支链路，可采用工业
Y }5A)b.fOD0以太网、电力线载波通信等技术组网实现。
X u@!E5{)OZ+l0针对配用电侧通信网络资源比较匮乏、地区差异大的特点，可
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\H{2h^$Jiu H0因地制宜地组织网络资源。如在光纤资源薄弱、自建投资大的区域，
uIj1BS+[#]a7o0可租用公网资源。租用公网虽然在带宽、光缆覆盖等方面拥有优势，
!t!cA.Jc%Pha0但电力通信专网在安全性、可靠性、稳定性方面是公网无法替代的，
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P!N[n?"v|0且长期租用方式也不经济，因此，电力通信传输网应以现有电力通
)d*H`*dIz4y0信网络为基础，以公众通信网为补充. 统筹规划，自主建设，建成
"M,J*K`s0强有力的电力专用通信网络。
v Db_(i,G04.EPON 在配电网通信中的模型
xZA+hykg x0目前，配电一次线路的接线方式主要有单电源辐射状方式和手
%k+b!?a K T7| r@0拉手环网接线方式。前者的信息点分布较为分散且分支较多，后者中国论文网d4`K%kg1p%N+l
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的信息点分布在主干线路和分支线路，并且主干为手拉手方式。相
R2GDN2d)Gn6M0比其他通信技术，EPON 的技术特点更适合配电一次线路并能满足
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j#o#{8`J^0未来智能配电业务，从而成为智能配电主要的通信网络技术之一。中国论文网1C2|MEjj
以下给出EPON 在配电网通信中的通信模型。中国论文网Pg5y;t|RS#C:z]
4.1 单电源辐射状接线方式中国论文网 EVQ"q/FFi1N,i,n;AN
单电源辐射状接线方式接线清晰、运维简单、节省投资，通常
O^:y"hTm&eH0情况下的单电源辐射网的主干线路通过分段开关分为3 ～ 4 段，供
"`d#abL0F^0电半径为3 ～ 5km，根据信息点分布的不同情况，EPON 网络可以
"NqNE(PD&K|!Dt0采用不同的通信模式对不同区域的信息点进行覆盖，主要有集中分
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i)G9nK9qv0光模型和串联多级分光模式。中国论文网}9pB l0W
（1）集中分光模型中国论文网UKl'UcN
该种配网通信模型的设备放置位置，OLT 部署在变电站，分光
w A5j6S,lG+_0器放置在附近的电线杆上或某个配变设备箱内，ONU 放置在采集中国论文网+t}hw\6t g9\
设备箱或用电采集中器设备箱内。该模型主干光路一致性较好，光中国论文网UM
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路设计简单。中国论文网q;Dfs@1?
（2）串联多级分光模式中国论文网O&M'trso P
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该种配网通信模型的设备放置位置.OLT 放置在变电所，分光中国论文网?$O@t.`eP(?
器和ONU 设备可布放在同一设备箱内，该模式适合于信息点分散中国论文网yj k-BEN8gt
分布在一次线路两侧。中国论文网
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4.2 手拉手环网接线方式
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s"k0手拉手环网接线方式较为清晰地划分为主干线路和分支线路，中国论文网 A
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主干线路采用开闭所/ 环网柜互联，形成环线接线方式。该种模式中国论文网0}M@@ Rvy7`,r
具有接线简单环供可靠等优点，适合供电可靠性要求高、负荷密度中国论文网#I@*U8xpiv{+B%y
低、用电增长较快的城市配电网，已经成为配电线路建设的主要模
0Q7d4q Q"o+kt!S.W5B0式之一。在这种模式下，针对EPON 系统可以采用手拉手全光路保
io9wj0k"t k5F0护模式构建系统模型。该种模式的OLT 设备放置在手拉手线路两中国论文网ZL!\B1]Z \
端变电站内，利用主干光缆中的两个光纤，通过多级分光来接入线
-}v'OBB8a|5o0路附近的信息点/ 配变。适合于信息点稀疏分布在线路上，适合于
3so q8Ec0配电自动化系统的部署。
n L3MK9~MKz5w05. 配电网通信系统组网思路中国论文网8?9}\$J2IM|4k
根据地区特点，用户接入分支链路网可直接利用电力线作为通中国论文网Kvsc5cW%HB'v1S
信介质，配电变压器到电能表之间采用电力线载波通信作为主用采
1z.G\inu;P"V0集方式。配电层从开闭所光缆沿电力管线敷设至每个配电变压器，
+K Y,^/j4~dU0OLT 设备对多个方向的光缆链路实现千兆光口汇聚。分支网采用
Ptjhw0EPON 技术，任何一个终端设备故障都不会影响其他终端设备。集
'j\:d]sa0中器上行采用以太网接口同开闭所光纤网络相连，下行将电力线信中国论文网+k/TJ!Z9Xk4x]
号耦合到配电变压器的低压出口，覆盖到整个低压配电网络.
|7w]!RB1S x] e n0在配电网接入层，核心主站和予站组成千兆IP 主干自愈环，中国论文网7My#c+TP#AM;{4`#}
通过环网保护协议RRPP 实现ms 级的业务倒换. 提高核心网络的中国论文网.E?Z&yDPQ)q
可靠性，降低单点故障.RRPP 是由多个节点构成的环网，其中一中国论文网0xr*]I$_
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个主节点，其他节点为传输节点。主节点在环上的2 个端口分为主中国论文网'GZ;`)B*q @t.q PV
端口和从端口。主节点通常周期性地从主端口发送Link-down 报文，中国论文网[z,S%gt+EW?8T BD
如果主节点的从端口接收到H 豇L0 报文，就会认为环网处于完整中国论文网/FfJnW7P
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状态，进而阻断从端口以保证没有环路t 如果主节点的从端口在～定
1U#ev6H8~MMP9bW0周期内没有接收到HELLO 报文，则认为环网处于故障状态，进而中国论文网F ?}wsD
打开从端口使其正常转发。一旦发生故障（女玎链路断开），故障中国论文网-x7T)F&I0`,t(]
相邻的节点或端口上会通过中断立刻检测到故障，并向主节点发送中国论文网0@s.yv V\D(@^0o
Link-down 报文，主节点接收到该报文则认为环处于故障状态。立
l y!D?/yd*W0刻打开从端口，同时发送报文通知其他传输节点更新转发表，传输中国论文网 y0v5]8^!f HIo
节点更新转发表后数据流将切换到正常的链路上。故障恢复后，故
7M"YJ#Vsy0障节点或端口开始工作，这时故障节点会临时阻塞该端口，但该端中国论文网0s%e#a ??iv
口还能透传RRPP 协议报文. 主节点发送的HEIJo 报文可以穿透临中国论文网3P l_*v)vzj0f
时阻塞端口，如果从端口接收到HELLO 报文，主节点会认为环已中国论文网+E9l@5r?-x(gU
恢复到完整状态，然后立刻阻断从端口，并发送报文通知其他节点中国论文网`2H@c
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打开临时阻塞端口. 同时刷新转发表，将业务流量切换到正常链路中国论文网\$_U~uh
上。RRPP 以太环网技术支持环网上单一链路或节点发生故障时流中国论文网+k+|1m'iZ&vI
量快速自动倒换，当网络上承载大流量的业务时。仍能保证业务的
#L{'V8I@K9F0正常开展。中国论文网w2J_'ZDj&y2?5x
6. 结语
'j NW.^-PL ~3[(d0电力通信时现代电力系统的重要组成部分. 而电力通信与电网中国论文网n&Dud gO'lTg},UQ
密不可分，由于EPON 技术已相对较为成熟。在电力通信网中应中国论文网8m+i.Uy'}bc |
用EPON，可以以较小的投资成本，使电力通信网更先进、更可靠，
`6J X}(FJ!Ke P0管理和维护能力也更高。
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