基于EPON技術(shù)的吳忠配電通信網(wǎng)組網(wǎng)模式應(yīng)用

何 萍，謝 楠，李文冬

（1.國網(wǎng)寧夏電力公司吳忠供電公司，寧夏 吳忠 751100；2.商洛學(xué)院 電子工程與自動(dòng)化系，陜西 商洛72600）

基于EPON技術(shù)的吳忠配電通信網(wǎng)組網(wǎng)模式應(yīng)用

何 萍1，謝 楠2，李文冬2

（1.國網(wǎng)寧夏電力公司吳忠供電公司，寧夏 吳忠 751100；2.商洛學(xué)院 電子工程與自動(dòng)化系，陜西 商洛72600）

詳細(xì)介紹了EPO N+SD H分層組網(wǎng)模式在吳忠配電通信網(wǎng)中的具體應(yīng)用方案，包括主站層、變電站層、配網(wǎng)接入層的配置方法等，并對串聯(lián)多級分光模式、雙PO N口主干線光路全程保護(hù)和手拉手雙鏈路全保護(hù)等三種配網(wǎng)接入層EPO N組網(wǎng)模式的適用場合和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較分析。

EPO N；組網(wǎng)模式；配電通信網(wǎng)

0 引言

配電通信網(wǎng)是連接配電自動(dòng)化系統(tǒng)主站與配電終端的網(wǎng)絡(luò)，是配電自動(dòng)化體系建設(shè)的重要組成部分。通過配電通信網(wǎng)可將柱上開關(guān)、環(huán)網(wǎng)柜和開閉所等現(xiàn)場配電終端上采集到的各類實(shí)時(shí)信息傳輸?shù)街髡鞠到y(tǒng)[1，2]，同時(shí)可將主站系統(tǒng)的遙控命令等下傳至遠(yuǎn)方配電終端，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對配電網(wǎng)的監(jiān)控[2，3]。基于以太網(wǎng)的無源光網(wǎng)絡(luò)（EPON）技術(shù)因具備以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)和一對多的PON網(wǎng)絡(luò)拓樸特征，形成了獨(dú)特的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)勢和以太網(wǎng)低成本優(yōu)勢，因此越來越廣泛地應(yīng)用于配電通信網(wǎng)中[4]。按照EPON技術(shù)使用范圍的差異性，配電通信網(wǎng)的模式可分為EPON獨(dú)立組網(wǎng)模式、EPON+SDH/MSTP分層組網(wǎng)模式和混合組網(wǎng)模式等[5]。EPON+SDH/MSTP分層組網(wǎng)模式因充分利用現(xiàn)有骨干通信網(wǎng)的通信資源，具備SDH通信路由的冗余和保護(hù)功能，提高了其通信路由的可靠性等優(yōu)點(diǎn)，成為了目前應(yīng)用最多的組網(wǎng)方案

1 吳忠利通區(qū)配電通信網(wǎng)總體建設(shè)情況

吳忠利通區(qū)配電通信網(wǎng)采用的是EPON+SDH分層組網(wǎng)模式。如圖1所示，吳忠利通區(qū)配電通信網(wǎng)由配網(wǎng)接入層、變電站層和配網(wǎng)主站層構(gòu)成三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；配網(wǎng)接入層采用EPON光通信技術(shù)組網(wǎng)；形成以串聯(lián)多級分光模式為主，手拉手網(wǎng)絡(luò)保護(hù)和雙PON口全光路保護(hù)為輔的組網(wǎng)模式。變電站層和配網(wǎng)主站層采用光纖、同步數(shù)字體系(SDH)或基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)(MSTP)等技術(shù)組網(wǎng)[6，7]。變電站層通過OLT設(shè)備與SDH傳輸設(shè)備的以太網(wǎng)口連接，實(shí)現(xiàn)EPON光網(wǎng)絡(luò)與SDH網(wǎng)絡(luò)的互通，并利用SDH環(huán)網(wǎng)的自愈功能，實(shí)現(xiàn)了從變電站到配網(wǎng)自動(dòng)化主站之間通信路由的保護(hù)。配電主站層包括配電通信網(wǎng)網(wǎng)管平臺(tái)和配網(wǎng)自動(dòng)化主站；建設(shè)光纜類型以ADSS和GYTA為主，主干線路采用48芯光纜，分支線路采用24芯光纜。

吳忠配電通信網(wǎng)共有225個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元（Optical Network Unit，ONU）站點(diǎn)。ONU將配電網(wǎng)終端采集到的柱上開關(guān)、環(huán)網(wǎng)開關(guān)、開閉所和箱式變配電變壓器等設(shè)備的狀態(tài)信息、監(jiān)控管理等自動(dòng)化數(shù)據(jù)（模擬量、狀態(tài)量）上傳至部署在110kV吳忠變、北郊變、西郊變、金積變和220kV利通變內(nèi)的5臺(tái)OLT設(shè)備，OLT通過GE口與SDH設(shè)備GE口相連，再利用現(xiàn)有SDH骨干通信傳輸網(wǎng)匯聚至配網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng),最終實(shí)現(xiàn)了對自動(dòng)化終端節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和三遙功能，確保了整個(gè)配網(wǎng)系統(tǒng)安全可靠穩(wěn)定運(yùn)行。

圖1 吳忠利通區(qū)配電通信網(wǎng)EPON組網(wǎng)+SDH分層組網(wǎng)模式結(jié)構(gòu)圖

2 各層具體設(shè)置

2.1 配網(wǎng)接入層

配網(wǎng)接入層由ONU和光分配網(wǎng)絡(luò)ODN組成。吳忠利通區(qū)配電通信網(wǎng)ONU一般安裝于分支箱、環(huán)網(wǎng)柜、開閉所、柱上開關(guān)內(nèi)或者獨(dú)立配網(wǎng)通信箱內(nèi)。ONU通過光口上聯(lián)分光器或OLT設(shè)備，用以太網(wǎng)口下接現(xiàn)場配電網(wǎng)終端。

2.2 變電站層

①OLT與ONU之間采用的是一點(diǎn)對多點(diǎn)的通信方式。OLT可與其下帶線路的所有ONU通信，但ONU之間是互不通信的。EPON下行傳輸時(shí)，OLT局端數(shù)據(jù)采用無差別廣播模式下發(fā)；OLT在每個(gè)數(shù)據(jù)包開始傳輸之前，會(huì)用ONU唯一的邏輯鏈路標(biāo)記（LLID）替代兩個(gè)字節(jié)的前導(dǎo)字符[8]。ONU接收數(shù)據(jù)時(shí)，只接收與自己匹配的LLID數(shù)據(jù)包。EPON上行傳輸時(shí)，采用時(shí)分復(fù)用方式，即在不同的時(shí)間間隙，各ONU分別發(fā)送上行數(shù)據(jù)，在同一時(shí)刻只有一個(gè)ONU占用整個(gè)上行帶寬。

②OLT提供兩個(gè)通道上聯(lián)SDH設(shè)備：數(shù)據(jù)通道和管理通道。數(shù)據(jù)通道將配電自動(dòng)化終端的業(yè)務(wù)、管理數(shù)據(jù)上傳至配網(wǎng)自動(dòng)化主站；管理通道將ONU、OLT的運(yùn)行狀態(tài)、管理信息上傳至配電通信網(wǎng)主站。

2.3 配電主站層

配網(wǎng)主站層包括：配網(wǎng)通信主站服務(wù)器、客戶端和配網(wǎng)自動(dòng)化主站服務(wù)器、客戶端。配網(wǎng)通信主站主要實(shí)現(xiàn)了對ONU、OLT的配置管理、實(shí)時(shí)監(jiān)控、故障診斷和告警處理等工作，確保配電網(wǎng)通信通道正常運(yùn)轉(zhuǎn)。配網(wǎng)自動(dòng)化主站主要實(shí)現(xiàn)的是對柱上開關(guān)、環(huán)網(wǎng)開關(guān)和箱式變配電變壓器等設(shè)備狀態(tài)檢測、監(jiān)控和“三遙”功能。

圖2 吳忠配電通信網(wǎng)上聯(lián)方式系統(tǒng)原理圖

3 上聯(lián)情況

3.1 配電通信網(wǎng)設(shè)備間的聯(lián)結(jié)情況

吳忠配電通信網(wǎng)主要采用EPON通信技術(shù)并依靠SDH骨干通信網(wǎng)作為上聯(lián)通道。配電自動(dòng)化終端站點(diǎn)上行數(shù)據(jù)通道路徑為：配電終端數(shù)據(jù)→ONU→OLT→SDH→配網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng)[9]。配網(wǎng)自動(dòng)化終端設(shè)備與ONU、變電站OLT設(shè)備與SDH設(shè)備、配網(wǎng)主站SDH設(shè)備與配電網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)備的對接方式均采用10/100M以太網(wǎng)口。

3.2 配電自動(dòng)化系統(tǒng)與其它系統(tǒng)間的聯(lián)結(jié)方式

如圖2所示，為滿足配電自動(dòng)化對通信系統(tǒng)安全性的要求，根據(jù)《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定》，將吳忠配電自動(dòng)化系統(tǒng)分為生產(chǎn)控制大區(qū)和管理信息大區(qū)[10]。生產(chǎn)控制大區(qū)分為控制區(qū)（安全區(qū)I）和非控制區(qū)（安全區(qū)II）。信息管理大區(qū)分為生產(chǎn)管理區(qū) （安全區(qū)III）和管理信息區(qū)（安全區(qū)IV）[5，10]。根據(jù)不同的安全等級，配電通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了安全分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)專用、橫向隔離和縱向認(rèn)證，保證了電力系統(tǒng)的安全性。

4 配網(wǎng)接入層EPON組網(wǎng)模式

吳忠配電通信網(wǎng)接入層主要采用串聯(lián)多級分光、雙PON口主干線光路全程保護(hù)和手拉手方式等多種組網(wǎng)模式相結(jié)合，確保了配電自動(dòng)化數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)、可靠和安全傳輸。吳忠利通區(qū)配電自動(dòng)化接入終端設(shè)備總數(shù)277臺(tái)，共有52條供電線路。

4.1 串聯(lián)多級分光模式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

該組網(wǎng)模式多用于吳忠配變設(shè)備分布較分散且分布在一線路兩側(cè)的配電網(wǎng)情況。如圖1所示吳忠變YX I線。該組網(wǎng)模式具有光線路設(shè)計(jì)簡單、光網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展較靈活等優(yōu)點(diǎn)，但存在光路由單一、無保護(hù)、無自愈能力、運(yùn)行不穩(wěn)定、安全性差等缺點(diǎn)。一旦發(fā)現(xiàn)前端分光器故障或者光纜被挖斷損壞等情況，則其后所接的全部ONU都同時(shí)掉線，造成大面積自動(dòng)化主站對終端設(shè)備無法監(jiān)控、管理。

4.2 雙PON口主干線光路全程保護(hù)

該組網(wǎng)模式對于沿線光纜無法形成環(huán)網(wǎng)，只能采取單支路敷設(shè)的主干線路[11]，采用雙PON口主干線路光路全程保護(hù)組網(wǎng)方式。即從同一OLT的相同或者不同PON板的2個(gè)獨(dú)立PON口分別引出2條光纜鏈路，該2條鏈路互為備份。2條鏈路用2個(gè)1:2非均分分光器分別與沿線自動(dòng)化終端設(shè)備處ONU的2個(gè)PON口相連，為一臺(tái)ONU提供了2條與OLT連接的通道，2條通道傳輸相同數(shù)據(jù)。ONU的雙PON口對應(yīng)兩個(gè)不同的MAC地址，可實(shí)現(xiàn)在配電通信網(wǎng)管上的不同注冊，為該組網(wǎng)模式提供了技術(shù)保證。圖3所示為西郊變a I線和西郊變a II線下帶ONU雙PON口主干全程保護(hù)組網(wǎng)模式。

該組網(wǎng)模式的優(yōu)點(diǎn)是提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，但大范圍?yīng)用推廣性較差，對線路本身的架設(shè)條件和位置有較高要求，目前只應(yīng)用于同桿架設(shè)的兩條線路且這兩條線路出自同一變電站。

圖3 雙PON口主干光路全程保護(hù)組網(wǎng)模式實(shí)例圖

4.3 手拉手雙鏈路全保護(hù)

如圖4所示為手拉手線路北郊變*A II線和吳忠變*B II線為手拉手雙鏈路網(wǎng)絡(luò)保護(hù)。該兩條線路分別出自北郊變OLT和吳忠變OLT的某個(gè)PON口。線路沿線的雙PON口ONU同時(shí)通過2個(gè)分光器分別與這兩條線路相連；當(dāng)其中1條鏈路、1臺(tái)OLT設(shè)備、1個(gè)PON口或1個(gè)分光器發(fā)生故障時(shí)，ONU設(shè)備可倒換到另外一條鏈路或OLT上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，每個(gè)ON的2個(gè)PON口互為主備。手拉手實(shí)現(xiàn)了OLT設(shè)備、主干光纖、PON端口、分光器和分支光纜的全保護(hù)，有效防止了單節(jié)點(diǎn)失效，但該組網(wǎng)模式使用的前提是兩條線路要為手拉手線路。

圖4 手拉手雙鏈路網(wǎng)絡(luò)保護(hù)模式實(shí)例圖

5 結(jié)束語

目前，電力系統(tǒng)配電通信網(wǎng)的組網(wǎng)方式多種多樣，而EPON+SDH的組網(wǎng)方案因其結(jié)構(gòu)簡單、擴(kuò)展性優(yōu)良等特點(diǎn)得到了比較廣泛的應(yīng)用。但其接入層的組網(wǎng)模式的選擇有其局限性，應(yīng)因地制宜，且EPON+ SDH的組網(wǎng)模式的安全性、可靠性、穩(wěn)定性等各方面仍有較大的完善發(fā)展空間。

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Application of Wuzhong distribution communication network based on EPON technology

HE Ping1,XIE Nan2,LI Wen-dong2
(1.Wuzhong power supply company,Wuzhong Ningxia 751100,China;2.Electrical Engineering and Automation,Shangluo College,Shangluo Shaanxi 726000,China)

The paper introduces the EPON+SDH layered network application scheme of the network mode in Wuzhong distribution communication network,including the main station layer and substation layer and network access layer configuration method.And the three kinds of distribution network access layer EPON networking mode of series multi-level split mode and double PON for the full protection of the optical path and hand in hand dual link full protection are analyzed for the application situation and the advantages and disadvantages.

EPON,network model,distribution communications network

TN929.11

A

1002-5561（2016）03-0012-04

10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2016.03.004

2015-11-17。

何萍（1987-），女，碩士研究生，工程師，主要從事電力通信及其運(yùn)維。