EPON技術(shù)在配網(wǎng)自動(dòng)化中的應(yīng)用

【摘要】配網(wǎng)通信是配網(wǎng)自動(dòng)化的基礎(chǔ)，如何建設(shè)適合配網(wǎng)自動(dòng)化的通信系統(tǒng)是通信建設(shè)的最關(guān)鍵問(wèn)題，而結(jié)合配電網(wǎng)的實(shí)際情況，目前配網(wǎng)自動(dòng)化通信最終將以EPON技術(shù)為主。它實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、成本低廉，是適用于配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中配電子站到自動(dòng)化終端這個(gè)層面的最佳通信技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】EPON技術(shù)通信網(wǎng)絡(luò)配電網(wǎng)自動(dòng)化

我國(guó)近幾年來(lái)大力開(kāi)展智能電網(wǎng)建設(shè)，發(fā)展思路以構(gòu)建發(fā)電、線(xiàn)路、變電、配電、用電服務(wù)和調(diào)度全部環(huán)節(jié)和全電壓等級(jí)的電網(wǎng)可持續(xù)發(fā)展體系為主。而配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)直接關(guān)系著電力消費(fèi)者的利益，其實(shí)用性強(qiáng)、覆蓋面積廣、技術(shù)實(shí)施手段多樣化、系統(tǒng)建設(shè)周期長(zhǎng)且難度較大，成為了現(xiàn)階段研究的一個(gè)重要課題。

一、現(xiàn)階段配電網(wǎng)自動(dòng)化通信方式的比較

1.1配網(wǎng)自動(dòng)化通信要求

配網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化通信必須根據(jù)通信結(jié)構(gòu)和終端的數(shù)量、分布等特點(diǎn)來(lái)建設(shè)適合配網(wǎng)環(huán)境和技術(shù)的通信方式。由于配電終端常暴露在室外，要求通信系統(tǒng)在惡劣環(huán)境下能可靠地工作，并且對(duì)于重要信息點(diǎn)須實(shí)施鏈路冗余保護(hù)。配網(wǎng)通信終端數(shù)量眾多、信息采集點(diǎn)面廣量大。通信線(xiàn)纜應(yīng)該盡可能利用原有配電電纜管道，避免重新開(kāi)掘，節(jié)省大量成本。通信組網(wǎng)方式應(yīng)該盡可能遵循原有配電線(xiàn)纜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)配變終端與通信設(shè)備的位置趨于一致。進(jìn)線(xiàn)監(jiān)視、10kV開(kāi)閉所、變電站監(jiān)控和饋線(xiàn)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)。而遠(yuǎn)方抄表和計(jì)費(fèi)自動(dòng)化對(duì)速率要求最低。并且配網(wǎng)通信網(wǎng)隨著城市的發(fā)展規(guī)模不斷擴(kuò)大，其信息采集點(diǎn)具有不可一次預(yù)測(cè)性，因此要求通信網(wǎng)絡(luò)具備高度適應(yīng)性和擴(kuò)展性。針對(duì)于這些配網(wǎng)自動(dòng)化通信的要求，常見(jiàn)的配網(wǎng)自動(dòng)化通信方式應(yīng)用效果各有利弊，比較如下。

1.2配網(wǎng)自動(dòng)化通信方式的比較

光貓（Modem）通信是早期的配電自動(dòng)化通信系統(tǒng)建設(shè)中常用的一種光纖通信技術(shù)，利用配電子站附近的光纖接入，各子站通過(guò)光貓和就近的開(kāi)閉所相連接。光貓通信突破了傳統(tǒng)RS232/485的傳輸距離、支持環(huán)網(wǎng)保護(hù)、施工簡(jiǎn)單，但接入速率較低，且不具備抗多點(diǎn)失效性。光貓通信的缺點(diǎn)直接導(dǎo)致它在的配電自動(dòng)化通信網(wǎng)中的應(yīng)用不具備廣泛性和擴(kuò)容性。

然而SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步數(shù)字體系）在傳統(tǒng)電力傳輸網(wǎng)中的應(yīng)用非常廣泛。它的優(yōu)點(diǎn)非常突出，高帶寬、多種環(huán)網(wǎng)保護(hù)協(xié)議、光纖通信方式速率高，為電力通信提供了一個(gè)優(yōu)異的平臺(tái)。但在配電網(wǎng)中SDH應(yīng)用的要求工作環(huán)境過(guò)高，它的高帶寬的同時(shí)帶來(lái)了很多浪費(fèi)，最關(guān)鍵的實(shí)際問(wèn)題是SDH應(yīng)用的施工難度大、實(shí)現(xiàn)困難并且成本投入過(guò)高。

與SDH相比，工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)以高帶寬、環(huán)網(wǎng)保護(hù)、IP化的趨勢(shì)等優(yōu)勢(shì)在電力通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用也比較廣泛。但是在配電網(wǎng)自動(dòng)化通信中要求點(diǎn)到多點(diǎn)通信、擴(kuò)容性、抗多點(diǎn)失效，這使得交換組網(wǎng)的通信性能大大折扣，不法應(yīng)對(duì)。

PLC（Power Line Communication，電力線(xiàn)通信）、230MHz（微波通訊的一種）和GPRS通信方式的優(yōu)勢(shì)均為建設(shè)簡(jiǎn)單，投入少，不足為容易受到干擾，并且與其他通信方式兼容性不好。所以這三種通信方式在配電自動(dòng)化通信中的應(yīng)用均不是很理想，不是最佳。

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有配網(wǎng)通信方式的比較和分析，結(jié)合配電網(wǎng)的要求和實(shí)際情況，目前配網(wǎng)自動(dòng)化通信最終選擇以光纖加載波的形式應(yīng)用。配網(wǎng)自動(dòng)化通信為點(diǎn)到多點(diǎn)通信，這是由終端數(shù)量和分布的特點(diǎn)決定，傳統(tǒng)點(diǎn)到點(diǎn)的光纖通信方式在配網(wǎng)中并不適用。其次電力配網(wǎng)的特點(diǎn)決定了它的應(yīng)用環(huán)境在戶(hù)外，光纖加載波的形式中分光設(shè)備對(duì)環(huán)境因素不敏感，可以適應(yīng)比較惡劣的工作環(huán)境。并且它的帶寬能夠滿(mǎn)足配網(wǎng)自動(dòng)化需求，擴(kuò)展不影響整網(wǎng)架構(gòu)。

二、EPON技術(shù)在配網(wǎng)自動(dòng)化中的應(yīng)用

2.1EPON技術(shù)的簡(jiǎn)介

EPON（Ethernet Passive Optical Network，以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)始于上世紀(jì)90年代，現(xiàn)在已進(jìn)入到商用階段。EPON系統(tǒng)設(shè)備由三部分組成：線(xiàn)路側(cè)設(shè)備（OLT）、中間分光設(shè)備（POS）、用戶(hù)側(cè)設(shè)備（ONU），是一種采用點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)的單纖數(shù)據(jù)雙向傳輸?shù)墓饫w通信技術(shù)。目前各省市電力公司已建成以光纖通信網(wǎng)絡(luò)為主的調(diào)度通信網(wǎng)，所轄電網(wǎng)內(nèi)35kV、110kV及以上變電站基本實(shí)現(xiàn)光纖全覆蓋。

2.2EPON技術(shù)在配網(wǎng)自動(dòng)化中的應(yīng)用

EPON技術(shù)在配網(wǎng)自動(dòng)化中的應(yīng)用無(wú)論是工程建設(shè)方面還是組網(wǎng)、取電都表現(xiàn)出了優(yōu)越的通信網(wǎng)絡(luò)性能。首先，光纖通信具備傳輸速率高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)、保密性好、組網(wǎng)方式靈活等優(yōu)勢(shì)。光纖通信已成為電力通信的主要通信方式。而在光纜建設(shè)方面，配電網(wǎng)線(xiàn)路所需的資源，如斷路器、配電變壓器、分段開(kāi)關(guān)、負(fù)荷斷路器、配電變壓器、分段開(kāi)關(guān)、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、配電網(wǎng)監(jiān)測(cè)終端等都是沿著配電電纜分布。這樣在布設(shè)配電電纜時(shí)可以一級(jí)一級(jí)順序敷設(shè)電力特種光纜，使用專(zhuān)用纖芯承載電力配電網(wǎng)自動(dòng)化業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)專(zhuān)網(wǎng)建設(shè)。

其次，EPON系統(tǒng)在配網(wǎng)自動(dòng)化中的應(yīng)用表現(xiàn)在符合配電網(wǎng)線(xiàn)路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，配電網(wǎng)通信光纖線(xiàn)路資源分布特點(diǎn)。配電網(wǎng)電纜組網(wǎng)采用雙變壓器接線(xiàn)，具有T形接線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，節(jié)省電力電纜的用量，運(yùn)行方式靈活使變壓器和低壓配電系統(tǒng)有備用，接線(xiàn)可靠性高。目前EPON技術(shù)在配網(wǎng)上的使用集中在城區(qū)，城網(wǎng)供電多為雙電源方式，通過(guò)主干線(xiàn)路末端之間的直接聯(lián)絡(luò)，實(shí)行環(huán)網(wǎng)接線(xiàn)，開(kāi)環(huán)運(yùn)行，這樣大大提高了供電可靠性。再次，EPON技術(shù)在配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中設(shè)備取電的應(yīng)用通?？梢酝ㄟ^(guò)電壓互感器變換電壓、二次側(cè)可輸出220VAC，或就近配電變壓器取電等方式進(jìn)行，工程實(shí)際中，開(kāi)閉所、負(fù)荷中心、用戶(hù)電表處取電相對(duì)方便。目前市場(chǎng)上的ONU設(shè)備基本能夠采用寬泛的電壓設(shè)計(jì)或者交直流雙備份的方式實(shí)現(xiàn)電源保障。

EPON技術(shù)在配網(wǎng)中的通信網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)容性和抗多點(diǎn)失效性的應(yīng)用效果非常好，分析配電網(wǎng)開(kāi)閉所、環(huán)網(wǎng)柜、箱變等節(jié)點(diǎn)數(shù)量的不可精確預(yù)測(cè)性，要求網(wǎng)絡(luò)在擴(kuò)容時(shí)具有方便性、經(jīng)濟(jì)性。變電站、開(kāi)閉所、終端的數(shù)量增加促使配電網(wǎng)通信系統(tǒng)光纖資源的拉放延伸，從而原網(wǎng)絡(luò)向外輻射連接更多的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，這將導(dǎo)致部分節(jié)點(diǎn)形成局部的點(diǎn)到多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)形態(tài)。從而配網(wǎng)自動(dòng)化要求原先放置的設(shè)備性能更高、實(shí)用性更強(qiáng)。EPON抗多點(diǎn)失效反映在當(dāng)ONU檢測(cè)到主干主用光纖中斷或多條分支主用光纖失效時(shí)能迅速切換到備用光纖上工作。EPON通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初預(yù)留光纖資源及光功率裕量，在主干光纖上采用非均分的無(wú)源分光器，保證將主要光功率留給下級(jí)擴(kuò)容節(jié)點(diǎn)設(shè)備。對(duì)新增監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)只需添加分光器和ONU，即實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)容。配電網(wǎng)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)數(shù)量巨大，采用EPON組建配電網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)，組建配電網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)，能最大限度節(jié)省投資成本。

總之，EPON技術(shù)無(wú)論從外觀、防護(hù)、散熱、抗惡劣環(huán)境運(yùn)行還是安裝環(huán)境都滿(mǎn)足配電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行。隨著未來(lái)的通信需要，EPON技術(shù)優(yōu)質(zhì)的擴(kuò)容性和自適應(yīng)使得它在配網(wǎng)自動(dòng)化通信中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

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