智能配電網(wǎng)EPON解決方案

摘 要：配電網(wǎng)自動(dòng)化為一項(xiàng)系統(tǒng)工程，其主要功能是數(shù)據(jù)采集/監(jiān)視/控制、故障定位、隔離和自動(dòng)恢復(fù)送電、無功補(bǔ)償和電壓調(diào)節(jié)、設(shè)備管理、遠(yuǎn)方抄表和電能計(jì)量、需方側(cè)用電管理、負(fù)荷控制等。近年的配網(wǎng)自動(dòng)化通信終端接口正朝Ethernet（RJ45）過渡。而基于Ethernet技術(shù)的無源光網(wǎng)絡(luò)（EPON）技術(shù)簡(jiǎn)單、設(shè)備造價(jià)低，傳輸容量大、可靠性高、傳輸距離長(zhǎng)、抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，成為配網(wǎng)自動(dòng)化通信接入的最佳選擇。

關(guān)鍵詞：以太網(wǎng)；無源光網(wǎng)絡(luò)（EPON）；解決措施

1 配電網(wǎng)簡(jiǎn)介

1.1 配電網(wǎng)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(wǎng)絡(luò)叫配電網(wǎng)絡(luò)，簡(jiǎn)稱配網(wǎng)。其作用是在電力網(wǎng)中起分配電能，直接向最終用戶供電，配電網(wǎng)就是電力網(wǎng)絡(luò)中的接入網(wǎng)。

1.2 配電網(wǎng)構(gòu)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(gòu)成。

1.3 配電自動(dòng)化功能。把配電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控、自動(dòng)故障隔離及恢復(fù)供電、自動(dòng)讀表等功能，稱為配電網(wǎng)運(yùn)行自動(dòng)化；而把離線的或?qū)崟r(shí)性不強(qiáng)的設(shè)備管理、停電管理、用電管理等功能，稱為配電網(wǎng)管理自動(dòng)化。

2 傳統(tǒng)配電網(wǎng)通信接入技術(shù)分析

3 配網(wǎng)自動(dòng)化通信設(shè)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(shí)還受外界的干擾。要求通信系統(tǒng)在任何時(shí)候均能可靠地工作。

3.2 經(jīng)濟(jì)性。配網(wǎng)通信終端數(shù)量眾多、信息采集點(diǎn)面廣量大，可充分有效利用傳輸通道資源，方便網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容，保證通信系統(tǒng)的投資不能太大。

3.3 通信暢通能力。在配電網(wǎng)停電區(qū)域和故障時(shí)，能捕捉故障信息，保證故障通告信息優(yōu)先、快速地傳輸。

3.4 通信速率要求。進(jìn)線監(jiān)視、10kV開閉所、變電站監(jiān)控和饋線自動(dòng)化對(duì)速率的要求最高；其次是公用配變的巡檢和負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)；遠(yuǎn)方抄表和計(jì)費(fèi)自動(dòng)化對(duì)速率要求最低。

3.5 雙向通信能力。采集數(shù)據(jù)的上傳和控制指令的下發(fā)通信能力。

4 EPON技術(shù)簡(jiǎn)介

4.1 定義

EPON（Ethernet Passive Optical Network）是基于以太網(wǎng)的無源光網(wǎng)絡(luò)，顧名思義，EPON是利用PON（無源光網(wǎng)絡(luò)）的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)的接入，無源光網(wǎng)絡(luò)-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(hào)的光接入網(wǎng)，是光接入網(wǎng)的主流技術(shù)之一。它采用點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)、無源光纖傳輸，在以太網(wǎng)之上提供多種業(yè)務(wù)。它在物理層采用了PON技術(shù)，在鏈路層使用以太網(wǎng)協(xié)議，利用PON的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了以太網(wǎng)的接入。因此，它綜合了PON技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：低成本；高帶寬；擴(kuò)展性強(qiáng)；靈活快速的服務(wù)重組；與現(xiàn)有以太網(wǎng)的兼容性；方便的管理等等。

4.2 無源光網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成

OLT（Optical Line Terminal）-光線路終端

ONU（Optical Network Unit）-光網(wǎng)絡(luò)單元

ODN（Optical Distribution Network）-光分配網(wǎng)

4.3 EPON系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制

EPON系統(tǒng)采用WDM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)單纖雙向傳輸。

5 配網(wǎng)自動(dòng)化EPON解決方案

5.1 配網(wǎng)自動(dòng)化EPON手拉手組網(wǎng)模型（重點(diǎn)推薦）

重點(diǎn)推薦的EPON手拉手組網(wǎng)方式具有小于50ms的保護(hù)倒換能力：

（1）OLT/ONU間通道實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：當(dāng)OLT PON口、ONU PON口、主干光纖、分支光纖、分光器異常時(shí)，能迅速做出判斷，并進(jìn)行通道倒換。（2）OLT上聯(lián)口實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：當(dāng)OLT跟直接上聯(lián)設(shè)備之間的光口、光纖出現(xiàn)異常時(shí)候，能迅速做出判斷并及時(shí)通知下掛的ONU進(jìn)行通道切換。（3）EPON網(wǎng)絡(luò)跟主站系統(tǒng)間的實(shí)施監(jiān)測(cè)：當(dāng)EPON網(wǎng)絡(luò)跟主站系統(tǒng)之間某一通道出現(xiàn)異常時(shí)，EPON網(wǎng)絡(luò)能及時(shí)感知，并將所有流量切換到備用通道。

5.2 手拉手組網(wǎng)方式選點(diǎn)原則

（1）OLT放置位置在變電站，兩臺(tái)OLT之間的線型，帶狀區(qū)域是最適合的建設(shè)點(diǎn)。所以規(guī)劃時(shí)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(qū)進(jìn)行規(guī)劃，而不是同一類設(shè)備（臺(tái)變、柱上開關(guān)、環(huán)網(wǎng)柜）。（3）盡量做到“承前啟后”的布局?？紤]到后期將會(huì)加入的新站點(diǎn)（ONU、OLT）。

5.3 EPON優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)面

（1）成本低、維護(hù)簡(jiǎn)單，容易擴(kuò)展，易于升級(jí)。EPON結(jié)構(gòu)在光傳輸途中不需電源，沒有電子部件，因此容易鋪設(shè)，基本不用維護(hù)，可節(jié)約長(zhǎng)期維護(hù)成本和管理成本；EPON系統(tǒng)對(duì)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(duì)稱的1.25Gbit/s帶寬，并且隨著以太技術(shù)的發(fā)展可以升級(jí)到10Gbit/s。（3）節(jié)省光纖資源，服務(wù)范圍大。EPON作為一種點(diǎn)到多點(diǎn)技術(shù)，可以利用局端單個(gè)光模塊及光纖資源，服務(wù)大量終端用戶，特別適合配網(wǎng)環(huán)形或鏈型拓?fù)?。?）安全可靠性高。PON終端與終端設(shè)備是并聯(lián)關(guān)系，任何一個(gè)終端或多個(gè)終端故障，不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。具有抗單點(diǎn)和抗多點(diǎn)故障能力。（5）帶寬分配靈活，服務(wù)有保證。EPON對(duì)帶寬的分配和保證都有一套完整的體系，可以通過DBA（動(dòng)態(tài)帶寬算法）對(duì)每個(gè)用戶進(jìn)行帶寬分配，并保證其QOS。（6）EPON是基于以太網(wǎng)的無源光網(wǎng)絡(luò)，采用的標(biāo)準(zhǔn)是IEEE 802.3ah，相對(duì)與其他XPON技術(shù)，EPON是目前最為成熟，商用最廣的一種PON技術(shù)。（7）完善的網(wǎng)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(gè)端口業(yè)務(wù)。

6 結(jié)束語

國(guó)家電網(wǎng)公司正在全面建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)為基礎(chǔ)，以信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化為特征的自主創(chuàng)新、國(guó)際領(lǐng)先的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)。配電網(wǎng)是電力供應(yīng)鏈的末端，是直接面向社會(huì)和廣大客戶的重要能源載體之一，因此它也是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)中的重要基礎(chǔ)和組成部分。配網(wǎng)自動(dòng)化是實(shí)施智能化配電網(wǎng)的重要手段，它不但可以極大地提高配電網(wǎng)調(diào)度、生產(chǎn)和運(yùn)行的管理水平，提高供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，同時(shí)可以讓廣大電力客戶直接感受到智能電網(wǎng)所帶來的高質(zhì)量、人性化的服務(wù)。

作者簡(jiǎn)介：李巖（1966-），男，漢族，國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司營(yíng)口供電公司信息通信分公司專工，高級(jí)工程師。