基于EPON技术的配电网通信技术

时间：2024-05-19

张立华

（自贡供电公司信通公司，四川自贡 643000）

1 配电网通信业务需求

1.1 通信系统可靠性需求

配电网自动化系统为配电网提供各种服务，保证配电网的安全可靠运行。但是基于配电网通信系统是长期在户外运行的，容易受到外界环境因素的干扰及影响，比如风吹雨淋，太阳的暴晒等，配电网通信系统的线路很容易出现老化现象。为了能够保证配电网通信系统的可靠运行，要求配电网通信系统必须要具备一定的防护外界干扰因素的能力及自我诊断、隔离及恢复非故障区域供电通信能力。

1.2 通信系统实时性需求

配电网通信自动化系统要具备对配电网电力信息实时在线监测和故障分析的能力。为了能够快捷地对配电网电力信息搜集及整理分析，尤其是处理通信故障问题等，要求配电网通信系统要具有传输数据信息实时性的能力。一般而言，配电网通信系统在正常运行时，其配电网主站系统要在极短的时间内完成刷新终端数据，如RTU、FTU 等终端数据；如果配电网通信系统运行出现故障时，主站系统同终端交互数据的量会随之大幅增加。所以，为了保证配电网通信系统在遇到故障时能够实时地传输故障信息，及时隔离进而排除故障，除了要求配电网通信系统主站系统刷新终端数据外，还应具备快速传输大容量实时数据的能力。

1.3 通信通道的抗干扰能力需求

配电自动化主站系统包括以下子系统：配网EMS、GIS、SCADA、电能计量等。各子系统同主站系统设备进行数据传输交换及传输数据信息量差异性较大，为了能保证配电网主站系统同各子系统间的数据传输质量，要求配电自动化主站系统和各个子系统间的传输通道除了畅通无阻外，还应具备较强的抗干扰能力，使信息数据在主站系统及子系统间传输的误码率控制在相关范围内。

1.4 通信系统的兼容性与扩展性需求

配电网通信系统面对的电力客户数量庞大，同时通信网覆盖面广，通信网络运行中涉及的设备种类、型号及数量繁多。为了能够确保整个配电网通信系统的安全可靠运行，为用户提供优质的通信服务，满足社会生产生活的正常需求，这就要求配电网通信系统的所有设备都要具备良好的兼容性及通信网络的可扩展性。基于配电网通信系统比较复杂，通信网覆盖范围广，设备成本投入大的特点，考虑配电网通信系统建设的经济性也是不容忽视的重要环节。

2 配电网通信技术分析对比与技术选择

配电网通信网的主要通信技术包括：光纤通信技术、中压载波通信技术、无线公网通信技术和无线专网通信技术等。通信技术的特征表现比较多，但在在通信业务方面比较主要的特征是其时延、通信带宽、安全性及可靠性。下文笔者将对配电网通信主要技术进行技术比对与技术选择。

2.1 工业以太网

工业以太网具有带宽大，时延小及可扩展能力强等特点。工业以太网是以环形网络为主的网路结构，网络抗单点故障能力强，但是抗多点故障能力相对较弱。整体网络抗毁性能强大。

2.2 EPON

EPON 具有带宽大、时延小及可扩展能力强特斯按。其网络结构主要是星型结构。也可以是以双PON 口备份或手拉手环形的形式组网。各个节点及光缆出现故障时其他节点不会受到影响，整体网络的抗毁性能强大。

2.3 中压载波技术

中压载波技术在配电网通信应用中表现的带宽低、时延大。且极容易受到电负荷的影响；此外，中压载波技术在应用过程中其可扩展能力比较弱，不具备抗设备单节点故障，电力电缆出现故障时整个线缆上的节点全部中断，通信系统无法运行，严重时整个配电网通信系统处于瘫痪状态。

2.4 无线公网技术

带宽低，时延大，网络在运行时容易受到其他网络通信负荷影响，不能实现在线通信的实时性及永久性，通信质量差、不稳定。此外，基于无线公网通常是与民用设施混用，比较容易受到外界因素的干扰，抗毁能力弱。

2.5 无线宽带专网技术

带宽比较大、时延比较小、网络受外界因素影响小，通信质量比较好。基于业务终端是与无线宽带专网基站设备连接组成行星网络所以无法抗设备单节点故障。通过以上对配电网通信技术的分析我们不难看出，EPON 技术具有显著的技术优势，在配电网通信应用中效果良好，建议将EPON 技术引入到配电网通信系统建设中，发挥其自身的优势特点，确保配电通信网的安全可靠运行，为用户提供更加优质的服务。

3 基于EPON 通信技术在配电网中的应用介绍

以EPON 技术为支持的配电通信网系统运行稳定可靠性强，经济效益高。现行基于EPON 技术的配电网通信的应用主要体现在以下方面。

3.1 单电源辐射型

光线路终端设备布放在配电子站，将光线路的一个无源光网络级联多个非均分分光器；分光器设置在各个分段开关位置；比如变压器杆塔或者线缆分支箱中；将各个ONU 放置在FTU 箱体中或者其他箱体中，ONU 的光纤通信半径设置为25km 左右，可满足单电源4-6km范围的供电。

3.2 手拉手环网

配电网通信系统中的手拉手环网同配电网中的手拉手环网结构形式比较相似。都是在两个配电子站分别放置一个光线路终端设备，然后向两个光方向利用非均匀分光器级联延伸；光网络单位及分光器等设备放置位置应根据电网组网结构特点而定，保证各个环网上行链路都通过双PON 口实现链路冗余保护，使环网在安全稳定的环境下运行。

3.3 双电源双T 网

在相同方向的两个站点设置光线路终端设备，以双T 型线缆结构形式组网。该类组网方式同手拉手环网的最大区别是光线路的光方向基本是超同一方向的，终端设备的设置位置也基本趋同。从上述的三种组网形式我们可以看出，在配电通信网系统组建时，EPON 技术主要具备以下特点：配电网光纤通信线路分布情况会随着配电网电缆、线路敷设及架设情况灵活分布设置。配电网光纤通信线路敷设或架设施工工艺简单；并且网络多以带状或链状结构，便于维护管理；此外，基于EPON 技术的配电网通信组网同电网高压等级站下连多个低电压等级站的结构相似；配电子站到配电终端间的光纤资源分布结构也是一点对多点的结构形式；便于多点低电压配电信息的统一管理。