采用EPON技术的配电通信接入网方案可行性分析

2013-11-12樊会丛

河北电力技术 2013年1期

陈军，樊会丛

(邢台供电公司，河北邢台 054001)

1 配电通信接入网现状

随着“坚强智能电网”发展规划的实施，2011年邢台供电公司智能电网进入全面建设阶段，建设一个安全、可靠的配电通信接入网系统成为首要任务。系统建设面临着诸如通信介质繁多、业务接口繁杂、通信链路业务保护能力不足、通信速率低、无统一网络管理等问题[1]。而配电网自动化系统由于其自身特点，对通信的要求非常严格。配电终端所处环境恶劣，要求必须提供可靠的通信方式；配电终端数量众多，信息采集点量大面广，要求投资经济，尽可能利用原有电网管道以节省成本，并依托原有的配电线缆架构实现规范的组网；业务需求量越来越大，要求有较高的通信速率；配电通信网随城市发展不断扩大，要求有较高的适应性和扩展性。所以寻找适合配网自动化通信要求的通信接入方式是配网建设的第一步。

2 常见配电通信接入技术比较

随着通信技术的发展, 目前可选用的的配电通信接入网技术主要有以下几种：

a. RS232通信是早期配电自动化通信系统常见的一种通信技术，利用RS232信号进行长距离延伸，连接至配电自动化终端。大量的配电自动化终端设备通过光纤进行串接，突破了传统RS232传输距离、组网简单、支持环网保护，但接入速率低，不具备抗多点失效性。

b. 基于SDH的光通信技术是电力传输网中普遍采用的技术，具有高带宽、支持多种环网保护协议、抗干扰性强等性能。但在配电网自动化通信中，SDH设备对工作环境要求较高，带宽利用率较低，施工难度较大，成本较高。

c. 工业以太网交换机在电力通信网中有着良好的应用基础，高带宽、环网保护、IP化，但是在单点到多点通信、扩容性等方面存在问题。

d. PLC通信通过将数据调制为载波信号耦合到电力电缆上通信，具有易维护、易使用、成本低等优点，但技术不成熟，存在带宽窄、传输速率低、噪声大、易受干扰等问题[2-3]。

e. GPRS通信方式目前在电力集中抄表系统中应用广泛，依靠租借运营商资源组建电力无线专网，这种方式不需要电力投资线缆资源，而且组网灵活，但是安全性、可靠性及带宽不满足要求[4]。

f. 无源光网络(Ethernet passive Optical Network，EPON)是一种点到多点的光接入网络，是二层采用以太网帧来承载业务的PON系统。EPON系统由光线路终端(OLT)、光网络单元(ONU)和光分配网络(ODN)组成，有高带宽和高QOS保障，上行达1.25 Gbit/s，利用光纤作为传输介质，运行可靠稳定。具备有效的隔离保障机制、VLAN隔离、保护端口、MAC地址绑定、IP地址绑定、端口限速、队列技术、流控技术等，为多业务融合的开展起到了技术保障。可组成树形、链型手拉手、环形等结构，配网结构吻合，并且可以根据现场需要灵活地更换光分路器或预留光纤资源实现新增监测节点的扩容。

构建满足配电自动化发展需求、各类业务灵活接入、安全稳定的配电通信网，但不能单一的采用一种通信技术进行组网，应该根据实际情况，采用几种通信技术混合组网方式来实现配电自动化等业务可靠传输。一般采用光纤构建主干线通信网络，各支线通信网络可采用光纤、无线和载波方式。

3 配电通信接入网方案分析

邢台市区三环以内运行的110 kV变电站11座、220 kV变电站1座，公用10 kV线路“手拉手”率为96%。电力光纤通信覆盖了所有变电站，基于SDH技术的光传输网和基于IP承载的综合数据网已发展成熟，具备了向下延伸的网络基础， EPON技术及组网特点可以满足邢台配电通信接入网主干线的建设需求。因此，选择以EPON技术为主，无线公网技术为辅的组网方式。

3.1 网络架构

配网主站位于配电中心，配网子站位于110 kV变电站，主站与子站建在基于SDH技术的四级光传输网上，配电通信网主要覆盖配电网开关站、配电室、环网柜、柱上开关、公用配电变压器和配电线路。结合邢台配电站点的地理分布形态和10 kV电力线出线的电气接线结构，配电通信接入网通常选取双主站双光环形、单主站双光环形和单主站单光星形3种结构。配电终端的“三遥”信息通过ONU，经OLT汇聚后，由调度数据网上传至主站。配电通信接入网网络架构如图1所示。

图1 配电通信接入网网络架构

为保证通信的可靠，10 kV终端通信接入网优先选用双主站双光环形组网。各开关站串接成链状两点接入城区110 kV变电站，拓扑结构为“手拉手”全保护倒换型[5]，配电的2个OLT分别安装在不同的110 kV变电站，ONU安装在开关站，在光缆中断或OLT设备失效时，均能由ONU选择OLT来实现保护。对于可靠性要求稍低的系统也可采用单主站双光环形和单主站单光星形组网，即一个OLT出2个或1个PON口，下挂通信链。

3.2 设计原则

a. 根据配电自动化需求和一次电网情况进行合理选择通信方式。配网自动化“三遥”站点、营销网点、分布式电源、电动车充电站等宜采用专网通信，在采用无线公网通信方式时，应符合相关安全防护和可靠性规定要求；配网自动化非“三遥”站点根据条件可选择光纤、电力线载波、无线等通信方式。

b. 搭建配电通信接入网的光缆架构时，根据配网的结构进行设计，借助配电网已有管道或线路资源，使用专用纤芯承载。配电通信网主干通信光缆芯数原则上不少于24芯。管道光缆应采用防鼠、防蚁、非金属阻燃管道光缆；直埋光缆应采用铠装层绞式阻燃直埋光缆；架空光缆应采用ADSS全介质自承式光缆。

c. 配电自动化业务就近汇聚到变电站(配网子站)，接入调度数据网送达配电中心(配网主站)。配电通信网应满足电监安全[2006]34号、国家电力监管委员会第5号令等相关要求，采用安全传输和交换技术，加强网络信息安全。

d. 选用通信方式和通信设备时，应充分考虑不同供应商设备之间、配电通信网和骨干通信网之间的制式、接口和网络管理的兼容性，保持同区域设备的兼容。

e. 汇聚点变电站应预留配电自动化通信屏位，用于安装配电通信网络的OLT、ODF设备；汇聚点变电站的配电通信网设备由通信电源供电。实现配电自动化的配电设备应配置通信箱，须满足相应安全防护要求，内部预留足够的设备安装空间，包括ODF、ONU、光分路器、无线通信终端及其它设备附件；配电通信网终端和配电终端共用电源。

f. 配电通信网应充分考虑配网改造工程多、网架频繁变动的特点，配电通信系统规划设计时要有预留和备份资源。

g. 基于EPON技术的配电通信接入网的建设，必将对各级网络的带宽容量、业务流向等产生影响，在深入分析各项业务需求的基础上，应对承载配电自动化的骨干通信网进行改造和完善，提高其接入能力和传输能力，保障配电通信业务的有效承载。