基于EPON电力配电网通信方案设计分析

陈羿地

（四川省送变电建设有限责任公司十分公司 四川省 成都市 611731）

基于EPON电力配电网通信方案设计分析

陈羿地

（四川省送变电建设有限责任公司十分公司 四川省 成都市 611731）

以太网无源光网络（EPON）属于较为先进的光纤接入网技术，由于其具有管理简单、良好的扩展性以及兼容性、成本低等优点被大力推广。本文阐述了基于EPON电力配电网通信方案设计，希望能够对有关人士有所帮助。

EPON；电力配电通信网；方案设计

1 电力配电网的结构体系介绍

一般情况下电力配电网主要包括3个层级，分别为：配电主站、配电子站以及配电终端。配电主站主要用于对配电网的监视以及控制，同时能够分析配电网实际的运行情况以及协调配电子站的关系。配电子站主要用于站内故障的解决、信息的转发以及信息的收集等等。配电终端主要用于收集、分析以及处理设备所处状态的信息（设备包括：环网开关、柱上开关、箱式变配电变压器等等）。在这3层级之间要通过通信系统进行连接，通信系统的作用就在于不同层级之间进行数据信息的交换，在不同层级之间起到桥梁的作用，所以其直接决定了配电网的运行状态。

所谓配电网网架结构指的就是配电网的连接形式，不同的连接形式会形成不同的配电网架构。从现阶段来看，配电网的架构主要包括两种形式，分别为：单电源辐射状连接形式、双电源手拉手环网形式。前者的信息点分布相对分散，后者信息点分布较为集中，主要在主干线以及分支线上。

2 基于EPON的电力配电网通信方案结构

（1）匹配于单电源辐射状的通信结构

与单电源辐射状网络通信结构相适应的模型如图1所示。

图1 单电源辐射状配电网通信模型

此种配电网通信设计方面的困难之处在于具有较多的分段以及分叉，并且TTU相对分散，所以设计的关键点就在于怎样提供高带宽、高可靠性的通信模式。按照不同的终端信息点分布状态来看，基于EPON技术进行单电源辐射状配电网通信模型设计过程中可以采用如下几种模式：集中分光模式、两级分光模式以及串联多级分光模式。

第一，集中分光模式：此种结构模式是在变电站或者开闭所来布设光线路终端，在配电设备周边的电线杆或者配变箱内设置分光器，而在设备箱内设置光网络单元。此种模式的光路设计比较简单，主要应用在信息点相对集中的场所。

第二，两级分光模式：此种模式的主要优势在于主干光路具有较好的一致性，此种模式主要应用在配变设备或者信息点相对集中的场所。

第三，串联多级分光模式：此种模式的主要优势在于良好的光网络扩展性，光线路设计比较简单，此种模式主要应用在配变设备或者信息点相对分散的场所。

（2）匹配于双电源手拉手环网形式的通信结构

与双电源手拉手环网形式通信结构相适应的模型如图2所示。

图2 手拉手环网通信模型

此种模型的RTU主要是按照环网柜的设置位置以及主干的开闭来布设的，从而形成手拉手的形式接入到不同的配电子站当中，在两配电子站之间会形成贮备通信保护。此种配电网的架构形式是现今建设一次线路的主流形式，此种连接方式可以通过主干光纤保护模式以及手拉手全光路保护模式进行通信。

第一，主干光纤保护模式：此种模式主要适用于配电设备分布比较密集的情况；

第二，手拉手全光路保护模式：此种模式主要适用于信息点分布的相对稀疏的配电网通信系统。

3 配电网的总体通信方案设计

（1）在电网系统中，配电网属于最末端的配电业务平台，在此平台上可以进行配电方面的信息交换传播。所以，在进行配电网总体通信架构设计过程中，一定要充分考虑已有的电力通信网络情况，同时要使配电业务更加的安全可靠。按照这些关于配电网网络架构和通信模式的基本需求，再加上EPON技术的应用就可以进行配电网总体通信方案的设计。

（2）一般情况下的电力配电网都会包括3个层级，对于这种配电网结构来说，在主层站以及子层站之间的主干网上大多采用了基于有源光网络的通信方式，配电终端主要的作用就在于对现场不同设备（设备主要包括：环网开关、柱上开关、箱式变配电变压器、集中抄表系统以及开闭所等等）信息的采集以及监控。由于配电网终端设备具有数量大、种类多以及分布广等特点，因此采用合理的配电方式对于实现配电网的自动化是非常重要的。

而EPON技术的OLT与ONU之间只需要采用光纤以及分光器等无源元件进行联系，不需配有庞大的机房以及相关的电源，这样能够很大程度上降低建设成本以及运营成本。

（3）在此种通信网络结构中，主站系统设置了双实时通信网络来提升系统信息交换的可靠性以及实时性，同时将OLT配置到子站当中。在主站系统内配置有多个管理以及业务方面的服务器，这样就能够对所有的通信端口参数进行初始配置。

在配电网的二层通信网络，通过快速环网保护协议来连接不同的OLT设备，使其形成环网，用于完成毫秒级的业务转换。RRPP属于以太网方面的一种链路层协议，这种协议可以降低配电网故障的收敛时间，从而能够良好的预防数据环路造成的广播风暴。此系统中 RRPP环的工作方式如下：配电网的主站作为主节点来配置不同端口的相关参数，在正常工作状态中，主端口会按照一定周期发送Hello报文，而从端口会接收发送来的报文，只要接收到就会马上闭塞从端口。RRPP协议能够进行一定程度的自愈，例如在环网出现某些故障时，故障点的相邻节点就能够发现此种故障，同时也会给主节点报送故障报文。主节点一旦收到故障报文就会立即开放相应的从端口链路，并且通过报文的形式告知其他节点故障的发生，使其转变传输的方向。处于正常工作状态的节点在获得报文信息后就会对转发表数据进行相应的更新，从而使其转换到正常链路上。

对于不同的终端层来说，各个OLT通过不同的模式（主要包括树形模式、手拉手全光路保护模式以及串联多级分光模式）和不同的ONU相连，从而将不同的光口汇集到一起。终端的不同设备，例如RTU、FTU以及TTU等就可以通过网线接入到最近距离的ONU设备当中。由于每一个ONU设备都能够支持TCP/IP协议，同时具有10/100M的端口，所以能够有效的提升整体配电网的通信效率。

在通信网络运行过程中以及故障恢复过程中，有可能会发生OLT下属的全部ONU同时等待的情况（此种情况较为极端，不易发生），此种情况下的系统会面临非常大的负载压力，有可能会造成注册冲突。可以采用通信系统随机跳窗以及发现窗内随机延时的方式来防止出现此种极端的情况。

结束语

EPON技术融合了以太网以及无源光网络两种技术，使其具有了管理维护简单、良好的扩展性以及兼容性、建设成本低等优点，所以将EPON技术应用在电力配电网的建设中是现代通信网络建设的大势所趋。本文主要介绍了电力配电网的3层结构体系，在此基础上针对不同的配电网架构形式，给出了不同类型的基于EPON技术的通信方案，最终设计了配电网的总体通信方案。希望通过此文的介绍能够对电力配电网通信方案设计给以一定的帮助，从而提升配电网建设的安全性以及可靠性。

[1]梁晓红. 基于 EPON 的电力配电网通信方案设计[J]. 光通信技术, 2013(09):15-17

[2]钱钢， 叶志军，秦哲. 基于 EPON的配网通信技术研究[J]. 移动通信, 2013(18):88-91

[3]孙中伟; 马亚宁; 王一蓉; 霍司天; 徐光年. 基于 EPON的配电网自动化通信系统及其安全机制[J]. 电力系统自动化, 2010(08):22-25

TU7

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1007-6344（2016）07-0066-01

陈羿地（1984年4月），男，大专，主要从事配电工程施工技术管理相关工作。