2018EPON技术在电力配电自动化系统中的应用

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　　摘要：通过对配电自动化传输技术发展的介绍，结合长春供电公司配电自动化接入通信网络规划经验，阐述EPON技术在电力系统配电自动化系统建设中应用的优越性，并做最佳网络规划探讨。
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　　关键字：EPON技术 电力配电自动化 应用
　　
　　0 引言
　　 传统电力通信网络以覆盖66（35）kV-500kV为主，满足变电站光纤差动保护、安稳装置、EMS、TMS、GIS、MIS、视频、调度电话、电压质量监测等信息传输需求。随着智能电网工作的开展，电网自动化延伸至10kV-380V的配电、用电环节，而配电自动化的实现是电网智能调度实现的保障。2010年十二五规划期间，国网信通公司重新划定电力通信网络层次，将原有覆盖66（35）kV 及以上的通信网络定义为骨干通信网，将覆盖10kV及以下的通信网络定义为接入通信网。接入通信网是配电自动化的支撑平台，为配电终端（变压器、柱上开关、环网柜、开闭所等）提供遥信、遥测、遥控信息传送通道。
　　 配电自动化在我国经历十几年的探索和实践，经历了基于本地自动化开关相互配合的馈线自动化阶段，到现在的基于通信网络、馈线终端单元、后台计算机网络的配电自动化阶段，实践证明，通信网络的规划建设是配电自动化系统建设顺利实施、成功运维的关键。本文结合长春电网配电自动化系统的规划建设，阐述了配电通信网建设的规划思路。
　　接入通信网的技术发展
　　 PLC（电力线通信）技术是上世纪50年代末60年代初出现的技术，50年来它曾是电力系统高压调度管理的主要方式，是一种成熟的技术。90年代初应配网自动化需求它首次被应用到中压配电网中，但因中压配电网中存在着严重的杂波干扰、滤波电路对载波频率呈现低阻抗造成的“载波黑洞”，因此其可靠性、可用性指标仍达不到需求。但其成本低、路由合理，专网方式运行安全性高等优点，可作为中压配电自动化的一种补充通信方式。
　　 无线技术是以WiMAX、LTE为代表的前4G无线宽带技术和230MHz电台技术和Mobitex专网技术为代表的窄带技术。宽带WiMAX技术在我国商业应用还处于前期调研和规划阶段，政策导向、资金投入和无线频谱资源的分配尚需确定；宽带LTE技术目前系统也处于开发阶段，还没有商用产品，性能有待实际验证，技术标准需要完善；McWiLL属于2.5G无线通信技术，由窄带SCDMA技术发展而来，综合性能落后于上述两种技术，而且只有小部分企业掌握核心技术，技术发展和规模化应用都受到制约。230MHz电台技术容易受到同频信号干扰或者产生交调干扰，网络通信能力不足效率较低，全网容量较小；Mobitex专网技术传输速率较低。
　　 GPRS无线公网通信方式具有建设成本较低的优点，但其安全性、可靠性、实时性不能保证，存在通信盲区、可管理性差、公共节日期间信道拥塞延时长、长期租用成本高等缺点。
　　 配电自动化系统涉及到开关设备的控制，处于安全I区，为了保证控制的安全可靠性，配电接入通信网应具备高可靠性和高冗余能力，且监测点量大面广、实时性要求较高，有着开关量变位到主站小于10秒、遥测变化传送时间小于20秒、事件顺序记录分辨率小于1秒的时间要求。综上所述，配电接入通信网应有足够的响应速度、较高的带宽和可靠性。
　　配电网自动化对通信承载平台的需求
　　 配电接入通信网，根据其承载的业务类型、节点分布特征、安全性等方面综合考虑，应满足以下要求：
　　支持多种业务接入，接口丰富；
　　与配电网复杂的拓扑结构相结合，能够灵活的组网；
　　完善的链路保护机制，低延时切换；
　　网络安全性高，具有防攻击能力；
　　技术成熟、带宽冗余，满足未来网络升级、扩容需求；
　　工业级的环境适应能力和抗电磁环境能力；
　　规格、体积、安装方式等适于中压配电终端环境；
　　运行稳定可靠，网络监测、监管能力强，减少运维压力。
　　EPON技术的选择
　　 长春供电公司作为吉林省电力有限公司配电自动化试点单位，根据长春中压配网结构、配电线路走廊、长春市地形地貌、自然条件等特点，结合国家电力调度通信中心、国网信息通信有限公司发布的《配用电通信发展综合研究报告》，对先期试点单位进行了充分调研，并与多家通信厂家的技术人员进行深入探讨，最终确定了以EPON（无源光网络）为主、中压宽带为辅、GPRS为补充的中压配电自动化接入通信网建设策略。
　　 EPON技术是一种比较成熟、性价比高的技术，具有接入带宽高、易于扩容、抗多点失效保护、可靠性高、传输距离适中的优点，适用于中压配电通信接入网的应用。
　　中压接入通信网的网络规划
　　 长春城市中压配网典型结构如图所示：
　　
　　图1架空单辐射接线
　　
　　
　　图2架空多分段单联络接线
　　
　　
　　图3电缆单环网接线
　　
　　组网拓扑规划
　　 配电自动化系统一般分为三个层次，一是主站系统层，二是子站系统层，三是终端层。终端层负责信息采集，并受控于主站；子站系统层完成信息转发；主站系统层负责信息接收、处理。
　　 目前长春地区骨干通信网为SDH/MSTP技术组网，业务流为从66kV变电站到调度中心的汇聚型业务，和配电自动化系统中子站到主站的信息流流向、业务类型一致。运行在骨干通信网中的调度数据网主要承载调度自动化系统（SCADA/EMS），从安全安全等级、实时性要求等与配电自动化系统相同，因此配电自动化子站至主站的汇集信息 完全可以承载在调度数据网上。而子站至终端的通信，可由接入通信网来完成，即子站所在变电站至各监测终端（FTU/DTU/RTU）所在的开闭所/环网柜/柱上开关等之间的通信。由图1、图2、图3可将，配电线路随复杂，但多是链形连接，现存的杆路资源也便于敷设光纤。结构层次如图4所示。
　　
　　图4配电自动化通信网络架构
　　
　　 采用EPON通信技术时：ONU终端设备选用双PON口设备实现全保护自愈；ONU设备采用工业级设备，满足较恶劣的现场运行环境；ONU设备配置在环网柜、柱上开关上，实现相关设备信息上传至变电站。OLT设备配置在变电站内，实现变电站信息汇集上传至主站。OLT、ONU逻辑图见图5
　　
　　图5OLT、ONU逻辑图
　　
　　 长春城区现有配电网络中，多数10kV配电线路采用手拉手和多联络方式进行汇接，链型结构也会逐渐结合扩容形成手拉手方式，因此EPON网络结构以手拉手方式为主，辅以环带链结构。配电通信接入层基本网架见图6。
　　
　　
　　图6 主站至变电站的配电通信网络
　　 EPON典型“手拉手”两点接入结构中OLT1和OLT2分别安装在不同的66kV变电站，ONU设备安装在环网柜、柱上开关处，光缆中断或OLT设备失效时均能实现保护，由ONU设备选择接入不同的OLT。EPON“手拉手”两点接入结构图见图7。
　　
　　
　　图7EPON“手拉手”两点接入结构图
　　
　　网管规划
　　 为保证配电通信系统的可靠运行，长春配电自动化系统工程中在调度通信中心设置EPON通信网管系统，实现对OLT和ONU的配置、故障、性能、安全等管理功能。
　　 该系统集实时监控和资源管理于一体；既能实现对配电通信系统中各类通信设备、光缆、管道杆路、电路等通信设施、资源及其运行环境的统一监控；又能完成通信网资源的统一管理，建立通信网基础数据库，用于管道、线缆、通信站、设备、板卡、端口、时隙、地址等资源管理。
　　结束语
　　 长春电力配电自动化系统EPON技术的应用，为电网智能化发展提供了坚强的信息支撑平台，完全满足和适应配电网复杂线路、多样化的终端设备、丰富的接口类型应用需求。但是对于未来庞大配电网络自动化需求，EPON技术的ODN拓扑设计、IP规划还有待于深入研究。
　　
　　
　　参考文献：
　　[1]国家电网公司Q/GDW533.1-2010基于以太网方式的无源光网络（EPON）系统第一部分：技术条件[2011]
　　[2] 国家电力调度通信中心\国网信息通信有限公司《配用电通信发展综合研究报告》
　　
　　
　　孙?矗?1971-），女，吉林长春人，工程师，从事电力系统通信运行管理工作。
　　赵清禹（1979-），男，吉林长春人，助理工程师，从事电力系统通信运行维护工作。
　　注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。2390