EPON构建下的配网通信技术分析

张勇（广州电力通信网络有限公司　广东广州　510600）

EPON构建下的配网通信技术分析

张勇
（广州电力通信网络有限公司广东广州510600）

新时期，电力运行系统的作用越来越重要，配网通信技术属于电力运营的关键技术，因此备受关注。我国电力通信和配网技术应用范围比较广，在传统的配电领域，通信技术无法适应现代配电技术。而EPON是一种新型的技术手段，能够帮助现代化设施和网络的融合，不仅能够促进配网通信自动化，而且还能利用多种通信手段进行组网，实现光纤铺设，扩大通信覆盖率。但是，该技术在实施过程中有较高的技术要求，因此，EPON构建下的配网通信技术仍然有很多问题亟待解决，对此本文将详细分析和探索EPON构建下的配网通信技术。

EPON；电力通信；配网技术

引言

智能电网的构建前提就是配网自动化系统，通过通信技术与IT技术，配网自动化能够实现自动化、信息化配电网运行管理，不仅可以优化配电网运行方式，而且还可以提高供电可靠性。配网通信系统属于配网自动化的重要组成部分，能够帮助配网通信系统实现数据的实时传输。EPON系统能够与配电网络拓扑要求相契合，具有全程无源、损耗低、传输远、带宽高、扩展性强、组网灵活等特点，而且还与智能电网的安全可靠、经济性要求相符。因此，EPON逐渐被广泛应用于智能电网中。

1　EPON系统技术特点

EPON系统技术是一种基于千兆以太网技术的PON网络技术，主要是OLT设备通过ODN与远端多个ONU设备相互连接而成的一种网络系统，由OLT、ODN、ONU和光纤线路四部分组成。与过去的源光网络技术相比，新的EPON技术具有无可比拟的优越性，它的成本更为低廉、运行可靠性强，有助于节约网络建设资金。我国已经制定并实施了该技术的互通新标准，对EPON系统技术的注册、加密、管理等问题进行了改进，而且还制订了新的技术系统标准。EPON系统组成如图1所示。

图1　EPON系统组成

2　EPON构建下的配网通信技术优势

EPON技术是一种稳定可靠、拓扑灵活、业务接口丰富的接入网技术，在电力专网末端接入市场有着广阔的应用前景，目前已成为国家电网公司优先选择的配电接入网通信方式。其主要优势主要体现在以下几个方面：

（1）高带宽。EPON系统可提供上下行对称的1.25Gbit/s带宽。目前，相关设备厂商已推出10GEPON技术，能够完全满足配电自动化业务对带宽要求。

（2）组网方式灵活，满足各种网络建设需求。EPON接入网组网方式灵活，与电力配电网线缆分布结构能够很好的契合。可满足“手拉手”、“单/双电源”、“环网”、“T型网络”、星型、树型、链型、混合型等不同场景的组网需要。

（3）节省光纤资源。作为一种点到多点技术，可以采用“手拉手”环网拓扑、非等分分光器串联等组网方式，实现设备的单纤接入，从而节省大量光纤资源。

（4）系统可靠性高。可灵活采用多种网络保护方案，回避网络单点故障，任何一个端口、一条线路故障，不会影响整个系统的稳定运行。

（5）带宽分配灵活，服务有保证。EPON为业务带宽的分配提供完善的措施，可基于网口、业务、用户灵活配置带宽，确保其使用质量。

3　EPON在配网自动化通信中的应用简介

3.1传输介质

目前，光纤通信已经逐渐成为电力系统的主要通信方式，光缆是光通信的主要传输介质，可以随着各电压等级的输电线路进行架设。在配网通信中，主要利用10kV线路架设ADSS光缆，光缆芯数以12芯为主，部分枢纽线路段可考虑24芯光缆，ADSS光缆架设方便灵活，为EPON组网提供了传输介质。

3.2基于EPON的配网通信组网方案3.2.1手拉手保护网络

“手拉手保护”网是一种全链路保护网络，其网络结构如图2所示。在两个相邻变电所分别放置OLT，汇接采用1：2非等分分光器进行光纤级联的落地线路。每个ONU的上行链路都通过双PON口上联归属于不同OLT的分光器，进行链路1+1冗余保护。当网络同时出现单个或多个端口故障、分支光纤中断时，不会影响其他ONU的正常工作和整个系统的正常运行，从而确保此时PON网络节点上的其他配网设备依然可以与局站正常通信。

图2　“手拉手”组网

3.2.2“双T”组网

将两套OLT布放于配电子站上，不同OLT的1：2等分分光器管理分别管理ONU的两个PON口，与手拉手网络相比，布放设备位置与OLT光方向都大致相同（见图3）。

3.2.3单点辐射网

单点辐射网络是多级链形网络，其中在配电子站布放OLT，通过OLT的1个PON口级联多个1：2非等分分光器，分光器可置于每一个分段开关处（如开关站、柱上开关等处），ONU可放置于机架、信息箱或FTU综合箱等处。其网络结构如图4所示。

图3　“双T”组网

图4　单点辐射网结构图

3.3设备供电

OLT设备一般安装于变电站机房内，可采用通信专用直流-48V电源供电，OUN设备的取电方式则应该根据实际情况进行确定，通常情况下可以与FTU合用电源，或者直接取自PT低压侧交流输出。目前市场上各主流厂家的ONU设备几乎都能够根据实际情况提供灵活电源接口。

3.4业务接口及带宽

OUN的业务接口可以灵活配置，具体要求根据不同的配网自动化通信终端（FTU/DTU/RTU）要求确定，以此保证不同业务终端都能够正常接入。目前ONU设备可提供的业务接口主要有以下几种：RS232/485串口、ADSL接口、语音口POTS、以太网接口等，上联采用PON，对称上下行（上下行速率均为1.25Gbps），上行采用TDMA技术，下行采用广播技术，这样才能满足配网自动化系统对通信业务接口及带宽的需求。

3.5网络的性能分析

EPON网络具有抗单点、多点失效功能强的特点。EPON系统中各ONU设备可通过两个PON口分别上联，通过不同的光缆路由接入两套相互独立的OLT设备，当网络中的1根光缆出现断缆或1套OLT设备出现故障时，ONU能自动检测到故障并能迅速切换到备用光缆路由上工作；分光器为无源器件，采用物理分光，设备可靠性高，其中1路光路或其连接的OUN设备出现故障时不会影响到其他ONU的正常工作。

3.6网络安全

为防止仿冒、伪装、欺诈和侵入网络等安全风险，必须对ONU的接入进行认证。ONU在接入PON网络并在OLT注册后，必须提供MAC和逻辑标识进行认证，只有认证通过的ONU才是合法ONU，才被允许接入PON网络。

4　配网通信网建设实例

4.1工程概况

某市用电管理所根据新区智能电网综合示范园区工程建设的要求，结合配电自动化建设，采用以太网无源光网络（EPON）技术对新区部分开关站和柱上开关进行配网通信网建设和改造。

本期工程是该市新区智能电网综合示范园区配电自动化一期（配网通信）建设项目。区域范围总共涉及4座变电所，38座开关站和11台柱上开关。各变电所OLT之间共组成16条“手拉手”备份链路，每个开关站放置两台ONU，分别用于生产控制大区和管理信息大区。所有手拉手链路中均采用1：2非等分分光器（光分率比5：95）。ONU可综合提供FE、RS485、RS232等接口与FTU、DTU等设备互联。

4.2组网方案

该市电力配网通信网采用两台OLT各出1个PON口组成“手拉手”链的组网方式，ONU的两个PON口分别上联至链路分光器。实现OLT设备、主干光纤、分光器、PON端口的全网保护。该网络中任何1个OLT、PON口、分光器及光缆失效都不影响ONU的正常使用。在“手拉手”保护方式下，失效恢复切换时间小于50ms。

4.3站点接入原则

该市电力局配网通信各站点采用“手拉手”环原则：片区划分、集中接入。

（1）片区划分：将新区以变电所为基点，合理划分为若干个网格状片区，开关站分布于不同的网格之内。

（2）集中接入：同一网格内的开关站集中接入同一手拉手环，链路两端分别上行至与此网格耦合的两个变电所。网格内与相邻两个开关站之间的具备光缆资源且距离较近，优先成环。不具备传输资源的开关站，后期逐步接入。

（3）片区划分、集中接入的优势如下：①网络结构简洁、清晰；②便于集中建设和维护；③具备良好的后向兼容性，有利于后期片区内新的开关站接入。

4.4配网通信网络发展规划

该市电力配网通信网本期项目建设在变电所至开关站层面采用手拉手组网方式。这种组网方式在保证网络安全可靠的前提下，可以极大地节省传输资源。随着智能电网建设的推进，配网通信网建设也必然会向纵深发展，逐步覆盖配电房、楼道、用户。该市电力配网通信解决方案将开创性地采用手拉手环网+双星形拓扑二级混合网络结构，满足智能电网向纵深推进的需要。手拉手环应用于变电所至开关站层面，双星形拓扑应用于开关站至配电房/楼道层面，实现整个城市电力配网通信网的网络多层分级，站点一网覆盖。

5　结语

通信系统在配电自动化系统中至关重要，是实现配电自动化功能的基础。EPON技术是一种先进的光纤通信方式，具有施工便捷、价格低廉、性能优越等特点，能够灵活地与配电线路的环形、链形结构相融合，提高通信系统的可靠性和经济性。利用EOPN技术建设的基础通信平台具有稳定性高、实用性好、经济性好等特点，在配电自动化建设和智能电网的建设中能够发挥良好的实用价值。

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TM73

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1673-0038（2015）52-0221-02

2015-12-12

张勇（1986-），男，工程师，本科，主要从事电力通信工程方面的工作，2013年成功申报“配网通信自动化中运用无线技术传输数据关键技术的研发”、“光缆接续盒串联技术的研发”及“配网通信自动化中运用载波+光缆传输技术的研究与应用”3项专利。