探究网通EPON用于电力配网通信可行性科研方法与

论文导读：
摘要：通信系统是实现配电网自动化的基础支撑，是整个系统安全可靠运行的保证，本文针对了配电自动化的特点以及对通信通道的要求，本文重点对EPON 技术应用于配电网自动化通信系统的可行性进行详细的分析。
关键词：配电网自动化EPON通信网络
一、引言
配电自动化系统一般由主站、通信网络、变电站自动化系统及配电远方终端（DTU、FTU或TTU）组成。配电自动化系统需要借助于有效的通讯通道，将控制中心的控制命令准确地传送到为数众多的远方终端，并且将反映远方设备运行情况的数据信息收集到控制中心，从而实现对配电设备运行参数的实施监视与控制。
通信网络作为配电自动化的一个组成部分是至关重要的，它的稳定性、可靠性直接关系到配电自动化系统能否正常运行。在下文中对EPON通信技术在配电通信网的应用可行性进行详细的分析。

二、EPON用于电力配网通信的可行性分析

(一)通信介质分析

目前各级电力公司已建成以光纤通信网络为主的调度通信网，所辖电网内35kV、110kV及以上变电站基本实现光纤全覆盖，各35kV及以上变电站已经具备至调度主站的通信通道，因此，光纤通信网络具备向35kV以下的配电线路延伸的网络基础。
在铺设光缆时可以借助配电网已有丰富的管道或线路资源，本着“专芯专网”的原则，对于架空线路，可同杆塔架设；对于地埋线路，可同路由铺设。

(二)组网结构分析

既然光缆的布放需要沿着配电电缆走向实施，因此在通信网络建设之前有必要对电力常见的配网电缆拓扑结构进行分析。
1）配网电缆拓扑结构
我们参考以下电力常见的拓扑结构：
a、单电源辐射网
单电源辐射网是一种接线简单清晰、运行方便、建设投资较少的配电网络，当线路或设备故障、检修时，用户停电范围大，系统供电可靠性较差。
b、“手拉手”环网
“手拉手”环网是目前城镇配电网络中普遍使用的一种接线方式，通过主干线路末端之间的直接联络，实行环网接线，开环运行，从而大大提高了供电可靠性。
c、双电源双T网
双电源双T形两变压器接线，这种接线方式既有T形接线的优点，节省电力电缆的用量，运行方式灵活，又可使变压器和低压配电系统有备用，是一种高可靠性的接线方式。
2）通信网拓扑结构
为了避免重新开掘另外的通信管道，通信设备的组网方式应该符合电网常见的这几种拓扑模式。下面就以上拓扑来具体分析EPON系统是如何应对的。
a、EPON链型组网
在配电子站布放OLT设备，通过OLT的一个PON口级联多个POS（1：2非均分分光器），分光器可放置在每一个分段开关处，例如变压器杆塔上或线缆分支箱中，每个ONU放置于FTU箱体内（或另置其它箱体），OLT的光纤通信半径为20KM左右，满足单电源3-5KM的供电范围。
b、EPON全链路保护组网一
该组网结构完全契合电力配电网中常用的“手拉手环网”，分别在两个配电子站放置OLT设备，然后通过两个光方向利用POS（非均分分光器）级联延伸，分光器、ONU设备的放置可参照单电源组网结构，每个ONU的上行链路都通过双PON口进行链路1+1冗余保护，保障环网监控稳定运行。
c、EPON全链路保护组网二
分别在A、B两个10KV变电站放置OLT设备，按照双T型线缆结构进行组网，相对于“手拉手”组网，它的区别在于OLT的光方向基本一致，设备布放位置也趋于相同。
通过以上的组网对比分析，可以得出在配电网中实施光纤通信时候，光纤资源分布的特点如下：依据配电网电缆结构，光纤线路通常是星型或链型结构；配电子站到配电终端之间光纤资源也是“点到多点”结构；配电网辐射面积大，光纤资源相对少，形成环网困难。
如果结合EPON通信系统的网络特点，就会发现EPON通信系统天然地符合配电网光纤资源的结构，就组网结构而言，EPON组网方式是配电网子站到配变终端层面组网的最佳选择。

(三)设备取电分析

在配电网自动化系统中，EPON 设备的取电通常可以通过电压互感器变换电压、二次侧可输出220VAC，就近配电变压器取电等方式进行，工程实际中，开闭所、负荷中心、用户电表处取电相对方便，环网柜、柱上开关、变压器等处可靠电压互感器+蓄电池（UPS）方式取电。目前市场上的ONU设备基本能够采用宽泛的电压设计或者交直流双备份的方式实现电源保障。

(四)设备使用环境要求分析

相对于输、变电站调度网而言，配电网的另一个显著特征就是设备运行环境不同，大多数设备要求室外运行，因此必须考虑设备的环境适应性问题。总体而言，配电自动化系统对通信设备具体要求如下：1、防浪涌冲击，抗静电干扰；2、在-40℃～75℃温度下正常运行；3、支持12、24V、-48V、220V等支持应急充电电池或者UPS；4、自然散热；5、具备防水、防尘设计，适应各种恶劣环境。据了解，目前厂家生产的户外ONU终端设备可达到工业级标准，适应各种恶劣环境中使用。

(五)通信接口及带宽需求分析

现有配电网通信终端（FTU/DTU/RTU）的通信接口以以太网口和RS232/485 为主，随着以太网技术应用的不断发展，以太口（RJ45）最终会取代绝大部分的电力通信设备的接口。与传统的调度自动化系统相比，配电系统自动化终端节点数量极大，并且节点分散、通信距离短、每个节点的数据量较小、实时性要求高， 各种不同类型终端的速率要求大致分布在300 bps～2 Mbps 之间， 而EPON 系统基本可提供1.25 Gbps 的上下行速率， 并提供以太网口为主、RS232/485 口为辅的数据接口，满足配电自动化系统的带宽和接口的发展要求。

(六)链路保护和抗单/多点失效分析

抗单点失效是指通信网络中某一终端损坏或者一条分支链路中断，不影响其他终端设备的业务运行的特性。抗多点失效是指在通信网络中不少于2台设备损坏，或者不少于2处支路光纤中断的情况下，其他通信终端的业务仍然不受影响继续运行的特性。
EPON系统中各个ONU设备是通过POS（Passive Optical Spliter 无源光分路器论文导读：单点、多点失效性上效果十分明显，非常符合配网自动化对通信网络稳定可靠性的需求。（七）网络扩容分析配电自动化建设是一项长期工程，其网络规模随着地区经济发展和当地市政建设变迁而不断更改、不断扩大。在配电网中开闭所、环网柜、箱变等节点的数量具有不可精确预测性，实际节点的数量发生变化，通信网络要具备相应的
）采用并联方式组成光纤网络，每台ONU设备收到的光信号是从OLT设备以点到多点的通信方式发送下来的，每台ONU设备依靠分光器（物理器件，不易损坏）来建立到OLT设备的数据通道，因此当网络同时出现单个或多个分支光纤中断、PON口损坏、ONU设备死机或突然掉电等故障时，不会影响其他ONU的正常工作。
利用EPON组网在抗单点、多点失效性上效果十分明显，非常符合配网自动化对通信网络稳定可靠性的需求。

(七)网络扩容分析

配电自动化建设是一项长期工程，其网络规模随着地区经济发展和当地市政建设变迁而不断更改、不断扩大。在配电网中开闭所、环网柜、箱变等节点的数量具有不可精确预测性，实际节点的数量发生变化，通信网络要具备相应的调整能力。这就对EPON系统的扩容的简单、方便及经济性提出了很高的要求。EPON系统在设备扩容方面，只需更换大分路比的分光器，或在网络规划时预留馈线光纤；同时增加或减少一个ONU通信终端点时不会影响其他设备正常运行；采用EPON组建的配电网自动化通信系统中，因每个通信终端设备成本低，在配电网自动化站点大规模扩容时，能最大程度节省投资成本。
三、结论
综合上述分析， EPON 技术作为一种施工简单、成本低廉、性能优越的光纤通信方式，是配电子站到配电自动化终端之间最合适的一种的通信方式，利用EOPN 技术建设的智能、稳定、可靠、经济、实用的基础通信平台，在配电网自动化建设和智能电网的建设中具有良好的发展前景和较高的实用价值。■
参考文献
张继东，陶智勇. EPON 的发展现状与技术关键[J].光通信研究， 2002（1）：26～30.
李文伟，邱利斌. 配网自动摘自：毕业论文标准格式www.7ctime.com
化及通信系统的规划建设[J].电力系统通信，2009，196（30）：5～7.