何 萍，謝 楠，李文冬

（1.國網(wǎng)寧夏電力公司吳忠供電公司，寧夏 吳忠 751100；2.商洛學院 電子工程與自動化系，陜西 商洛72600）

基于EPON技術的吳忠配電通信網(wǎng)組網(wǎng)模式應用

何 萍1，謝 楠2，李文冬2

（1.國網(wǎng)寧夏電力公司吳忠供電公司，寧夏 吳忠 751100；2.商洛學院 電子工程與自動化系，陜西 商洛72600）

詳細介紹了EPO N+SD H分層組網(wǎng)模式在吳忠配電通信網(wǎng)中的具體應用方案，包括主站層、變電站層、配網(wǎng)接入層的配置方法等，并對串聯(lián)多級分光模式、雙PO N口主干線光路全程保護和手拉手雙鏈路全保護等三種配網(wǎng)接入層EPO N組網(wǎng)模式的適用場合和優(yōu)缺點進行了比較分析。

EPO N；組網(wǎng)模式；配電通信網(wǎng)

0 引言

配電通信網(wǎng)是連接配電自動化系統(tǒng)主站與配電終端的網(wǎng)絡，是配電自動化體系建設的重要組成部分。通過配電通信網(wǎng)可將柱上開關、環(huán)網(wǎng)柜和開閉所等現(xiàn)場配電終端上采集到的各類實時信息傳輸?shù)街髡鞠到y(tǒng)[1，2]，同時可將主站系統(tǒng)的遙控命令等下傳至遠方配電終端，進而實現(xiàn)對配電網(wǎng)的監(jiān)控[2，3]。基于以太網(wǎng)的無源光網(wǎng)絡（EPON）技術因具備以太網(wǎng)幀結構和一對多的PON網(wǎng)絡拓樸特征，形成了獨特的網(wǎng)絡結構優(yōu)勢和以太網(wǎng)低成本優(yōu)勢，因此越來越廣泛地應用于配電通信網(wǎng)中[4]。按照EPON技術使用范圍的差異性，配電通信網(wǎng)的模式可分為EPON獨立組網(wǎng)模式、EPON+SDH/MSTP分層組網(wǎng)模式和混合組網(wǎng)模式等[5]。EPON+SDH/MSTP分層組網(wǎng)模式因充分利用現(xiàn)有骨干通信網(wǎng)的通信資源，具備SDH通信路由的冗余和保護功能，提高了其通信路由的可靠性等優(yōu)點，成為了目前應用最多的組網(wǎng)方案

1 吳忠利通區(qū)配電通信網(wǎng)總體建設情況

吳忠利通區(qū)配電通信網(wǎng)采用的是EPON+SDH分層組網(wǎng)模式。如圖1所示，吳忠利通區(qū)配電通信網(wǎng)由配網(wǎng)接入層、變電站層和配網(wǎng)主站層構成三層網(wǎng)絡結構；配網(wǎng)接入層采用EPON光通信技術組網(wǎng)；形成以串聯(lián)多級分光模式為主，手拉手網(wǎng)絡保護和雙PON口全光路保護為輔的組網(wǎng)模式。變電站層和配網(wǎng)主站層采用光纖、同步數(shù)字體系(SDH)或基于SDH的多業(yè)務傳送平臺(MSTP)等技術組網(wǎng)[6，7]。變電站層通過OLT設備與SDH傳輸設備的以太網(wǎng)口連接，實現(xiàn)EPON光網(wǎng)絡與SDH網(wǎng)絡的互通，并利用SDH環(huán)網(wǎng)的自愈功能，實現(xiàn)了從變電站到配網(wǎng)自動化主站之間通信路由的保護。配電主站層包括配電通信網(wǎng)網(wǎng)管平臺和配網(wǎng)自動化主站；建設光纜類型以ADSS和GYTA為主，主干線路采用48芯光纜，分支線路采用24芯光纜。

吳忠配電通信網(wǎng)共有225個光網(wǎng)絡單元（Optical Network Unit，ONU）站點。ONU將配電網(wǎng)終端采集到的柱上開關、環(huán)網(wǎng)開關、開閉所和箱式變配電變壓器等設備的狀態(tài)信息、監(jiān)控管理等自動化數(shù)據(jù)（模擬量、狀態(tài)量）上傳至部署在110kV吳忠變、北郊變、西郊變、金積變和220kV利通變內的5臺OLT設備，OLT通過GE口與SDH設備GE口相連，再利用現(xiàn)有SDH骨干通信傳輸網(wǎng)匯聚至配網(wǎng)自動化主站系統(tǒng),最終實現(xiàn)了對自動化終端節(jié)點的實時監(jiān)控和三遙功能，確保了整個配網(wǎng)系統(tǒng)安全可靠穩(wěn)定運行。

圖1 吳忠利通區(qū)配電通信網(wǎng)EPON組網(wǎng)+SDH分層組網(wǎng)模式結構圖

2 各層具體設置

2.1 配網(wǎng)接入層

配網(wǎng)接入層由ONU和光分配網(wǎng)絡ODN組成。吳忠利通區(qū)配電通信網(wǎng)ONU一般安裝于分支箱、環(huán)網(wǎng)柜、開閉所、柱上開關內或者獨立配網(wǎng)通信箱內。ONU通過光口上聯(lián)分光器或OLT設備，用以太網(wǎng)口下接現(xiàn)場配電網(wǎng)終端。

2.2 變電站層

①OLT與ONU之間采用的是一點對多點的通信方式。OLT可與其下帶線路的所有ONU通信，但ONU之間是互不通信的。EPON下行傳輸時，OLT局端數(shù)據(jù)采用無差別廣播模式下發(fā)；OLT在每個數(shù)據(jù)包開始傳輸之前，會用ONU唯一的邏輯鏈路標記（LLID）替代兩個字節(jié)的前導字符[8]。ONU接收數(shù)據(jù)時，只接收與自己匹配的LLID數(shù)據(jù)包。EPON上行傳輸時，采用時分復用方式，即在不同的時間間隙，各ONU分別發(fā)送上行數(shù)據(jù)，在同一時刻只有一個ONU占用整個上行帶寬。

②OLT提供兩個通道上聯(lián)SDH設備：數(shù)據(jù)通道和管理通道。數(shù)據(jù)通道將配電自動化終端的業(yè)務、管理數(shù)據(jù)上傳至配網(wǎng)自動化主站；管理通道將ONU、OLT的運行狀態(tài)、管理信息上傳至配電通信網(wǎng)主站。

2.3 配電主站層

配網(wǎng)主站層包括：配網(wǎng)通信主站服務器、客戶端和配網(wǎng)自動化主站服務器、客戶端。配網(wǎng)通信主站主要實現(xiàn)了對ONU、OLT的配置管理、實時監(jiān)控、故障診斷和告警處理等工作，確保配電網(wǎng)通信通道正常運轉。配網(wǎng)自動化主站主要實現(xiàn)的是對柱上開關、環(huán)網(wǎng)開關和箱式變配電變壓器等設備狀態(tài)檢測、監(jiān)控和“三遙”功能。

圖2 吳忠配電通信網(wǎng)上聯(lián)方式系統(tǒng)原理圖

3 上聯(lián)情況

3.1 配電通信網(wǎng)設備間的聯(lián)結情況

吳忠配電通信網(wǎng)主要采用EPON通信技術并依靠SDH骨干通信網(wǎng)作為上聯(lián)通道。配電自動化終端站點上行數(shù)據(jù)通道路徑為：配電終端數(shù)據(jù)→ONU→OLT→SDH→配網(wǎng)自動化主站系統(tǒng)[9]。配網(wǎng)自動化終端設備與ONU、變電站OLT設備與SDH設備、配網(wǎng)主站SDH設備與配電網(wǎng)自動化設備的對接方式均采用10/100M以太網(wǎng)口。

3.2 配電自動化系統(tǒng)與其它系統(tǒng)間的聯(lián)結方式

如圖2所示，為滿足配電自動化對通信系統(tǒng)安全性的要求，根據(jù)《電力二次系統(tǒng)安全防護規(guī)定》，將吳忠配電自動化系統(tǒng)分為生產控制大區(qū)和管理信息大區(qū)[10]。生產控制大區(qū)分為控制區(qū)（安全區(qū)I）和非控制區(qū)（安全區(qū)II）。信息管理大區(qū)分為生產管理區(qū) （安全區(qū)III）和管理信息區(qū)（安全區(qū)IV）[5，10]。根據(jù)不同的安全等級，配電通信系統(tǒng)實現(xiàn)了安全分區(qū)、網(wǎng)絡專用、橫向隔離和縱向認證，保證了電力系統(tǒng)的安全性。

4 配網(wǎng)接入層EPON組網(wǎng)模式

吳忠配電通信網(wǎng)接入層主要采用串聯(lián)多級分光、雙PON口主干線光路全程保護和手拉手方式等多種組網(wǎng)模式相結合，確保了配電自動化數(shù)據(jù)的實時、可靠和安全傳輸。吳忠利通區(qū)配電自動化接入終端設備總數(shù)277臺，共有52條供電線路。

4.1 串聯(lián)多級分光模式的網(wǎng)絡結構

該組網(wǎng)模式多用于吳忠配變設備分布較分散且分布在一線路兩側的配電網(wǎng)情況。如圖1所示吳忠變YX I線。該組網(wǎng)模式具有光線路設計簡單、光網(wǎng)絡的擴展較靈活等優(yōu)點，但存在光路由單一、無保護、無自愈能力、運行不穩(wěn)定、安全性差等缺點。一旦發(fā)現(xiàn)前端分光器故障或者光纜被挖斷損壞等情況，則其后所接的全部ONU都同時掉線，造成大面積自動化主站對終端設備無法監(jiān)控、管理。

4.2 雙PON口主干線光路全程保護

該組網(wǎng)模式對于沿線光纜無法形成環(huán)網(wǎng)，只能采取單支路敷設的主干線路[11]，采用雙PON口主干線路光路全程保護組網(wǎng)方式。即從同一OLT的相同或者不同PON板的2個獨立PON口分別引出2條光纜鏈路，該2條鏈路互為備份。2條鏈路用2個1:2非均分分光器分別與沿線自動化終端設備處ONU的2個PON口相連，為一臺ONU提供了2條與OLT連接的通道，2條通道傳輸相同數(shù)據(jù)。ONU的雙PON口對應兩個不同的MAC地址，可實現(xiàn)在配電通信網(wǎng)管上的不同注冊，為該組網(wǎng)模式提供了技術保證。圖3所示為西郊變a I線和西郊變a II線下帶ONU雙PON口主干全程保護組網(wǎng)模式。

該組網(wǎng)模式的優(yōu)點是提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕蠓秶鷳猛茝V性較差，對線路本身的架設條件和位置有較高要求，目前只應用于同桿架設的兩條線路且這兩條線路出自同一變電站。

圖3 雙PON口主干光路全程保護組網(wǎng)模式實例圖

4.3 手拉手雙鏈路全保護

如圖4所示為手拉手線路北郊變*A II線和吳忠變*B II線為手拉手雙鏈路網(wǎng)絡保護。該兩條線路分別出自北郊變OLT和吳忠變OLT的某個PON口。線路沿線的雙PON口ONU同時通過2個分光器分別與這兩條線路相連；當其中1條鏈路、1臺OLT設備、1個PON口或1個分光器發(fā)生故障時，ONU設備可倒換到另外一條鏈路或OLT上進行數(shù)據(jù)傳輸，每個ON的2個PON口互為主備。手拉手實現(xiàn)了OLT設備、主干光纖、PON端口、分光器和分支光纜的全保護，有效防止了單節(jié)點失效，但該組網(wǎng)模式使用的前提是兩條線路要為手拉手線路。

圖4 手拉手雙鏈路網(wǎng)絡保護模式實例圖

5 結束語

目前，電力系統(tǒng)配電通信網(wǎng)的組網(wǎng)方式多種多樣，而EPON+SDH的組網(wǎng)方案因其結構簡單、擴展性優(yōu)良等特點得到了比較廣泛的應用。但其接入層的組網(wǎng)模式的選擇有其局限性，應因地制宜，且EPON+ SDH的組網(wǎng)模式的安全性、可靠性、穩(wěn)定性等各方面仍有較大的完善發(fā)展空間。

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Application of Wuzhong distribution communication network based on EPON technology

HE Ping1,XIE Nan2,LI Wen-dong2
(1.Wuzhong power supply company,Wuzhong Ningxia 751100,China;2.Electrical Engineering and Automation,Shangluo College,Shangluo Shaanxi 726000,China)

The paper introduces the EPON+SDH layered network application scheme of the network mode in Wuzhong distribution communication network,including the main station layer and substation layer and network access layer configuration method.And the three kinds of distribution network access layer EPON networking mode of series multi-level split mode and double PON for the full protection of the optical path and hand in hand dual link full protection are analyzed for the application situation and the advantages and disadvantages.

EPON,network model,distribution communications network

TN929.11

A

1002-5561（2016）03-0012-04

10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2016.03.004

2015-11-17。

何萍（1987-），女，碩士研究生，工程師，主要從事電力通信及其運維。