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基于EPON技术的配电通信网在吴忠地区的建设及应用

减小字体 增大字体 作者:许鸣昌  来源:本站整理  发布时间:2019-11-28 9:44:28


本学术论文《基于EPON技术的配电通信网在吴忠地区的建设及应用》,转载自学术期刊《电子技术与软件工程》2014年23期 发表过的职称 论文,原文作者:许鸣昌,由中国学术论文网编辑整理录入,仅供您在EPON技术,配电通信网等方面参考学习。

许鸣昌

配电自动化系统建设是未来智能电网建设的主要方面,配电通信网建设是实现地区配网自动化的关键。吴忠供电公司在地区配电自动化系统建设工程中结合自身实际情况和通信需求,最终采用EPON技术作为城区配电通信网建设的主要手段,从而实现配电自动化系统主站和现场采集终端间各类信息的可靠传输。目前吴忠地区主城区配电通信网已经搭建完成并投入运行,文章着重分析在配电通信网建设过程中存在的问题和解决措施,为吴忠地区其他地区将来配电通信网的建设提供一些借鉴和参考。

【关键词】EPON技术 配电通信网

2009年,国家电网公司提出打造坚强智能电网的建设规划,坚强智能网以坚强网架为基础,以信息通信平台为支撑,以智能控制为手段,涵盖电力系统的各方面,具有“信息化、自动化、互动化”等特征,实现“电力流、信息流、业务流”高度一体化融合的现代电网。

配电自动化系统建设是未来智能电网建设的主要方面,配电通信网建设是实现地区配网自动化的关键。配电通信网是连接配电自动化系统主站与现场配电终端的网络,通过它将现场配电终端采集到的各类实时信息传输到主站,同时将主站系统的遥控命令等下发至远方配电终端,最终实现对配电网内设备的监视控制。

EPON是一种点到多点结构的无源光纤通信接入技术,具有高带宽(1.25G/s)、长距离传输(20km)、高安全可靠性、环境适应性强等特点。目前吴忠地区110kV及以上变电站已经具备通过MSTP/SDH等通信骨光纤通信环网向下延伸的网络基础,因此EPON技术可以满足全光通信的建设需求,灵活的组网方式完全适应配电网的分布式结构,形成安全、可靠、多点、实时的智能配电网通信信息网络。

1 基于EPON的配电通信网光纤系统架构

1.1 骨干通信网

吴忠地区主城区(利通区)共计4座110kV变电站、1座220kV,配网通信建设采用EPON系统组网方式,在这5座变电站内部署OLT设备,以手拉手网络保护结构为主,链型网络结构(双PON口主干保护方式)为辅的方式组网;5座变电站内均具备SDH设备,站内SDH设备容量均达到10G,光路带宽已经达到2.5G,通过OLT的上联GE口(4路光/电的COMBO口,电口为100/1000M自适应接口)与SDH设备对接,将每终端节点采集到的数据汇聚后传送至吴忠主站系统,实现配网自动化四遥功能,对终端节点进行实时监控,实现整个配网系统安全可靠稳定运行。

骨干通信网的内容包括传输网、业务网和支撑网。主干环网和分支链路分层建设。主干环采用MSTP/SDH光纤环网,提供E1、网络等通信接口,提高了核心网络的可靠性,降低了单点故障。组成千兆IP主干自愈环,通过环网保护协议实现ms级的业务倒换。

1.2 配电通信网

ONU设备放置于分支箱或环网柜内(或ONU用单独箱体),需确保箱体空间体积能容纳ONU设备,每台ONU具备4个以太网口和4个串口(RS232或485),通过以太网接口或RS485/RS232接口与数据采集终端设备的上行接口连接,传输数据。

配电终端通信接入网是电力通信网的组成部分之一。终端通信接入网分为中压通信接入网、低压通信接入网和光纤到户接入网。

本期建设的一次线路各开闭所、环网柜、柱上开关、台变等。主要采用EPON技术,建设手拉手形拓扑光网络,如图1。

1.3 10kV通信接入网与上一级通信网的上联情况

配电自动化终端站点上行信息汇总为配电终端通过设置于上级电源点的配电子站汇总后上送配电主站,即配网子站数据→ONU→OLT→MSTP→主站配网系统。EPON系统与其它系统的对接主要有三种方式:

(1)ONU与配网子站自动化系统的对接有两种方案:一种是用RS232/485,101规约;一种使用RJ45接口,通过以太网方式与子站自动化系统对接,如图2。

(2)变电站OLT设备与MSTP设备。变电站点(吴忠变、西郊变、北郊变、利通变、金积变)通信机房内,OLT设备与马可尼MSTP设备对接;对接可选接口有:千兆电口/光口、10/100M以太网电口、E1接口、STM-1光口;根据本次工程的现场的实际情况我们使用10/100M以太网口和E1接口双备份的方式解决OLT与MSTP的对接,好处是防止MSTP设备的单板故障引起的配网瘫痪。

(3)配网主站MSTP设备与配网自动化系统的连接。吴忠供电公司本部是配网主站,是通信数据的终点;配网业务数据通过ONU→OLT→110kV MSTP设备→主站MSTP,到达吴忠供电公司中心站,同样采用10/100M以太网口和E1接口双备方式与自动化系统对接,如图3所示。

配电自动化系统主要实现配网各终端站点(开闭所、环网柜、分支箱、柱上开关)处DTU和FTU设备信息的采集和控制。按照每个遥测信息需要10个字节、遥信信息需要32个字节、遥控信息需要30个字节最大信息量,以每个点量测量均需3秒上传计算,每个采集点三遥速率总和为(10+32+30)* 8/3=192 bit/s。而EPON技术上下行标准带宽为1.25Gbit/s,因此使用EPON技术将采集点(配网子站)信息汇集到OLT(110kV变电站),完全可以满足需求。

2 EPON技术的优点

由于EPON技术的优越性,使其成为了智能配电网建设的首选,其主要优点如下:

(1)传输频带宽,通信容量大,可达 1.25Gbit/s,具有很强的多业务接入能力。传输过程损耗小,无需中继设备,传输距离远,最大可达20km左右。

(2)配电网属于整个电网的末端,具有节点多、分部不均匀、线路状况复杂等特点,采用 EPON通信方式非常适合配电网的树形或总线型网络结构。

(3)无源光网络设备简单,运行维护成本低。分光器为无源器件,设备的使用寿命长,网络中的任何一台ONU故障都不会影响其他设备的正常工作。

(4)OLT设备一般为机架型,可以上机架安装;ONU可以设计成工业级,便于安装到室外的设备箱里。OLT和ONU提供以太网接入交换功能,并且可以支持SNMP协议进行网络管理。

(5)无源光网络是纯介质网络,不易受电磁干扰和雷电影响,适合变电站或配电变压器附近电磁环境复杂场合。

(6)EPON具有单纤双向,高速双向带宽,可提供丰富的业务接入,简化网络层次,便于维护等特点。

(7)目前市场上的ONU设备均提供RS232/RS485接口和 FE接口,方便和配电终端测控设备进行对接。

(8)具有高安全可靠性,不容易被窃听,保密性好。

3 吴忠地区主城区(利通区)配电网业务需求分析

3.1 配电自动化业务需求分析

配电自动化系统主要实现配网各终端站点(开闭所、环网柜、分支箱、柱上开关)处DTU和FTU设备信息的采集和控制。按照每个遥测信息需要10个字节、遥信信息需要32个字节、遥控信息需要30个字节最大信息量,以每个点量测量均需3秒上传计算,每个采集点三遥速率总和为(10+32+30)* 8/3=192 bit/s。

配电自动化终端站点上行信息汇总为配电终端通过设置于上级电源点的配电子站汇总后上送配电主站,即配网子站数据→ONU→OLT→MSTP→主站配网系统,如图4。

目前吴忠地区主城区(利通区)配电自动化系统建设涉及110kV汇聚点共5个,分别为:利通变、吴忠变、北郊变、西郊变、金积变。下面分别计算各个汇聚点所需的总带宽。

(1)利通变。利通变配电终端采集点个数为:26;因此,利通变总速率为:26*192 bit/s=4992 bit/s=4.992 Mbit/s。

(2)吴忠变。吴忠变配电终端采集点个数为:57;因此,吴忠变总速率为:57*192 bit/s =10944 bit/s=10.944 Mbit/s。

(3)北郊变。北郊变配电终端采集点个数为:94;因此,北郊变总速率为:94*192 bit/s =18048 bit/s=18.048 Mbit/s。

(4)西郊变。西郊变配电终端采集点个数为:19;因此,吴忠变总速率为:19*192

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