電力系統(tǒng)大作業(yè)

1、目錄,引言配電網(wǎng)自動(dòng)化通信網(wǎng)的現(xiàn)狀EPON 技術(shù)EPON 應(yīng)用于配電網(wǎng)通信小結(jié)參考文獻(xiàn),引言,2009 年我國(guó)大力開(kāi)展智能電網(wǎng)建設(shè)， 明確了建設(shè)“以堅(jiān)強(qiáng)網(wǎng)架為基礎(chǔ)，以信息平臺(tái)為支撐，實(shí)現(xiàn)‘電力流、信息流、業(yè)務(wù)流’的高度一體化融合，構(gòu)建貫穿發(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”的發(fā)展思路。其中，配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)直接決定著電力消費(fèi)者對(duì)于電能質(zhì)量的體驗(yàn)，其覆蓋面積廣、技術(shù)實(shí)施手段多樣化、系統(tǒng)

2、建設(shè)周期長(zhǎng)且難度較大，成為了我國(guó)建設(shè)智能電網(wǎng)的一個(gè)重要問(wèn)題。 作為配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分———配電網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)， 負(fù)責(zé)信息的處理、命令的發(fā)送和返回，一個(gè)網(wǎng)架牢固、組網(wǎng)靈活、擴(kuò)展性強(qiáng)的配電網(wǎng)自動(dòng)化通信網(wǎng)絡(luò)是智能電網(wǎng)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。,配電網(wǎng)自動(dòng)化通信網(wǎng)的現(xiàn)狀,基于電力線(xiàn)載波的有線(xiàn)通信基于SDH/MSTP 的光通信基于“RS232/485 光貓”的光通信基于工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)的光通信基于GPRS 的無(wú)線(xiàn)

3、通信,基于電力線(xiàn)載波的有線(xiàn)通信,電力線(xiàn)載波通信（PLC）是電力系統(tǒng)特有的通信方式，它利用現(xiàn)有的電力線(xiàn)將數(shù)據(jù)調(diào)制成載波信號(hào)或擴(kuò)頻信號(hào)， 然后通過(guò)耦合器耦合到交/直流電力線(xiàn)上。PLC 具有易維護(hù)、易使用、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但其電力線(xiàn)間歇性噪聲較大、信號(hào)衰減嚴(yán)重、線(xiàn)路阻抗經(jīng)常波動(dòng)、大規(guī)模組網(wǎng)非常困難，通常應(yīng)用于實(shí)時(shí)性、可靠性要求不高的系統(tǒng)中。,基于SDH/MSTP 的光通信,SDH/MSTP 技術(shù)是電力系統(tǒng)通信網(wǎng)的主流技術(shù)，在主干電力傳輸網(wǎng)中的應(yīng)

4、用非常廣泛，它以高傳輸帶寬、支持多種環(huán)網(wǎng)保護(hù)協(xié)議、抗干擾性強(qiáng)等性能為電力通信提供了一個(gè)健壯的平臺(tái)。但在配電網(wǎng)自動(dòng)化通信中，SDH 設(shè)備對(duì)其工作環(huán)境要求較高、帶寬利用率較低、施工難度較大、成本較高，使得SDH/MSTP 技術(shù)在配電網(wǎng)中自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用有些不切實(shí)際。,基于“RS232/485 光貓”的光通信,采用光貓（Modem） 組網(wǎng)是利用光貓?jiān)O(shè)備將RS232/485 信號(hào)進(jìn)行長(zhǎng)距離延伸，從而將配電自動(dòng)化終端以RS232/485 總線(xiàn)方

5、式連接起來(lái)，上行通信接口通過(guò)協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備在通信子站進(jìn)行匯聚。大量的配電自動(dòng)化終端設(shè)備通過(guò)光纖進(jìn)行串接，組網(wǎng)簡(jiǎn)單、成本低廉、配置靈活，但它無(wú)法實(shí)現(xiàn)和子站設(shè)備間的統(tǒng)一網(wǎng)管、通信效率低、無(wú)法承載大容量以太網(wǎng)數(shù)據(jù)、抗電磁干擾能力差、光纖資源利用率低。,基于工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)的光通信,工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)交換機(jī)組網(wǎng)是通過(guò)在配電網(wǎng)中各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布放工業(yè)級(jí)交換機(jī)，進(jìn)行光纖連接組建基于EAPS 協(xié)議的光纖以太網(wǎng)。工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)具備高帶寬、環(huán)網(wǎng)保護(hù)、IP 化趨勢(shì)等

6、優(yōu)點(diǎn)，但其對(duì)配電網(wǎng)光纖走向要求較高，無(wú)法滿(mǎn)足配電網(wǎng)通信的點(diǎn)到多點(diǎn)通信結(jié)構(gòu)、擴(kuò)容性、抗多點(diǎn)失效等要求。,基于GPRS 的無(wú)線(xiàn)通信,GPRS 技術(shù)依靠租借駐地移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的無(wú)線(xiàn)資源組建電力無(wú)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)， 不需要電力投資線(xiàn)纜資源，組網(wǎng)靈活。但它帶寬較低，最大帶寬114kbps，很難滿(mǎn)足配電網(wǎng)終端接入需求，其實(shí)時(shí)性和擴(kuò)展性較差，適合遙測(cè)、遙信上行采集信號(hào)傳輸，不滿(mǎn)足主站下發(fā)遙控、遙調(diào)控制信號(hào)的可靠性傳輸要求。通過(guò)上述分析可知，目前配電網(wǎng)自動(dòng)化通信以光

7、纖＋載波通信為主、無(wú)線(xiàn)等其他方式為輔，其發(fā)展和建設(shè)的重點(diǎn)和難點(diǎn)在探索和選擇最適合電力配電網(wǎng)自動(dòng)化的通信要求的，能夠良好應(yīng)用與自動(dòng)化終端到配電子站間的通信技術(shù)。,EPON 技術(shù),基于以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（EPON）是一種采用點(diǎn)到多點(diǎn)（P2MP）結(jié)構(gòu)的單纖數(shù)據(jù)雙向傳輸?shù)墓饫w通信技術(shù)。EPDN 技術(shù)始于上世紀(jì)90 年代，如今已發(fā)展到大規(guī)模商用階段。EPON 系統(tǒng)設(shè)備由三部分組成， 分別是線(xiàn)路側(cè)設(shè)備（OLT）、中間分光設(shè)備（POS）、用戶(hù)側(cè)設(shè)備（O

8、NU）。EPON 系統(tǒng)基本組成如圖1所示。,EPON 系統(tǒng)的技術(shù)特性有以下幾點(diǎn),資源利用率高：采用“單纖雙向”技術(shù)，主干線(xiàn)路只需要一芯光纖，通過(guò)無(wú)源分光設(shè)備，最大可以輻射出64 路光信號(hào)。P2MP 通信方式：通過(guò)EPON 分光器可以形成點(diǎn)到多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)模式，適應(yīng)復(fù)雜的線(xiàn)路資源情況。無(wú)源分光：EPON 分光器不需要電源， 對(duì)惡劣的環(huán)境的適應(yīng)能力非常強(qiáng)，工作穩(wěn)定、不易損壞。靈活的擴(kuò)展能力：EPON 網(wǎng)絡(luò)在擴(kuò)展新終端和新線(xiàn)路的時(shí)候?qū)W(wǎng)絡(luò)的影響很

9、小，無(wú)源分光器的設(shè)計(jì)使EPON 網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容變得簡(jiǎn)單、靈活。強(qiáng)大的網(wǎng)管能力：?jiǎn)吸c(diǎn)或多點(diǎn)故障不影響系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，彼此間有明確的業(yè)務(wù)界點(diǎn)，在OLT 設(shè)備的網(wǎng)管上可以清晰地區(qū)分出不同的ONU 設(shè)備。,EPON 應(yīng)用于配電網(wǎng)通信,通信介質(zhì)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)備取電帶寬及接口網(wǎng)絡(luò)性能EPON 系統(tǒng)在配電網(wǎng)自動(dòng)化中的應(yīng)用方案,通信介質(zhì),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)，光纜布放隨著電纜走向?qū)嵤犽娋W(wǎng)內(nèi)35 kV、110 kV 及

10、以上變電站基本實(shí)現(xiàn)光纖全覆蓋， 光纖網(wǎng)絡(luò)具備向110 kV 或35 kV 以下的配電線(xiàn)路延伸的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，具備了EPON 組網(wǎng)的通信介質(zhì)條件。,組網(wǎng)結(jié)構(gòu),光纜布放是隨著配電網(wǎng)電纜走向?qū)嵤┑模ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)應(yīng)與電力配電網(wǎng)纜線(xiàn)結(jié)構(gòu)相符合，結(jié)合現(xiàn)有幾種常用的配電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)EPON 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下。 圖2 所示為EPON 鏈形組網(wǎng)，其結(jié)構(gòu)契合單電源輻射網(wǎng)絡(luò)，在配電子站布放OLT，通過(guò)OLT 的1個(gè)PON 口級(jí)聯(lián)多個(gè)POS，PO

11、S 可置于每一個(gè)分段開(kāi)關(guān)處（例如桿塔或纜線(xiàn)分支箱），每個(gè)ONU置于FTU 或其他箱體內(nèi)。,圖3 所示為EPON 全鏈路保護(hù)組網(wǎng)，其結(jié)構(gòu)契合雙電源手拉手網(wǎng)絡(luò)， 在2 個(gè)配電子站分別布放OLT，通過(guò)2 個(gè)方向利用POS 進(jìn)行級(jí)聯(lián)延伸，每個(gè)ONU 的上行鏈路都通過(guò)雙PON 口進(jìn)行鏈路1＋1冗余保護(hù)。設(shè)備布放位置同鏈形組網(wǎng)方式。 圖4 所示為EPON 雙T 組網(wǎng)，其結(jié)構(gòu)契合雙電源雙T 網(wǎng)絡(luò)，在2 個(gè)配電子站分別布放OLT，相對(duì)于手拉手網(wǎng)

12、絡(luò)，其OLT 的光方向基本一致，設(shè)備布放位置也區(qū)域相同。,設(shè)備取電,在配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中，EPON 設(shè)備的取電通?？梢酝ㄟ^(guò)電壓互感器變換電壓、二次側(cè)可輸出220VAC，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，環(huán)網(wǎng)柜、柱上開(kāi)關(guān)、變壓器等處可靠電壓互感器+蓄電池（UPS）方式取電。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。,帶寬及接口,現(xiàn)有配電網(wǎng)通信終端（

13、FTU/DTU/RTU）的通信接口以RS232/485 為主，隨著以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的不斷發(fā)展，以太口（RJ45）最終會(huì)取代絕大部分的電力通信設(shè)備的接口。與傳統(tǒng)的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)相比，配電系統(tǒng)自動(dòng)化終端節(jié)點(diǎn)數(shù)量極大， 并且節(jié)點(diǎn)分散、通信距離短、每個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)量較小、實(shí)時(shí)性要求高， 各種不同類(lèi)型終端的速率要求大致分布在300 bps～2 Mbps 之間， 而EPON 系統(tǒng)基本可提供1.25 Gbps 的上下行速率， 并提供以以太口為主、RS23

14、2/485 口為輔的數(shù)據(jù)接口，滿(mǎn)足配電自動(dòng)化系統(tǒng)的帶寬和接口的發(fā)展要求。,網(wǎng)絡(luò)性能,業(yè)務(wù)保護(hù)：網(wǎng)絡(luò)的抗單點(diǎn)、多點(diǎn)失效性直接決定著整個(gè)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)健壯性。EPON 系統(tǒng)中各個(gè)ONU 設(shè)備通過(guò)POS 采用并聯(lián)方式組網(wǎng)，每臺(tái)ONU 設(shè)備收到OLT 設(shè)備以點(diǎn)到多點(diǎn)的方式發(fā)送的光信號(hào)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)同時(shí)出線(xiàn)單纖中斷、PON 口損壞或OUN 死機(jī)等故障時(shí)，不會(huì)影響其他ONU 的正常工作； 同時(shí)，ONU 設(shè)備通常能夠支持雙PON口，能夠形成主干光纖1

15、+1 保護(hù)和支路1+1 保護(hù)，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。,信息安全：配電網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)是一個(gè)綜合通信平臺(tái)，業(yè)務(wù)的隔離和信息安全是一個(gè)十分重要的問(wèn)題。EPON 系統(tǒng)上行采用TDMA 方式，各ONU只在屬于自己的時(shí)隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)，避免了數(shù)據(jù)的碰撞，實(shí)現(xiàn)了通道的隔離；在OLT 側(cè)和ONU 側(cè)可以使用VLAN 等方式進(jìn)行劃分， 實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯的隔離；在EPON 的上行和下行數(shù)據(jù)中可以對(duì)業(yè)務(wù)

16、數(shù)據(jù)進(jìn)行三重?cái)噭?dòng)加密等，防止非法的ONU 獲取數(shù)據(jù)。擴(kuò)容性。配電網(wǎng)自動(dòng)化是一個(gè)長(zhǎng)期工程，其通信系統(tǒng)必需具備很好的擴(kuò)容性。相對(duì)于常見(jiàn)的光傳輸網(wǎng)絡(luò)，EPON 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容在設(shè)備上只需添加分光器和ONU，節(jié)點(diǎn)設(shè)備數(shù)量沒(méi)有限制，擴(kuò)容成本低廉。一般，光接口板及SFP 光模塊的價(jià)格一般為無(wú)源分光器的5 倍以上， 單臺(tái)工業(yè)交換機(jī)、小型SDH/MSTP 設(shè)備的成本一般為ONU 設(shè)備的5 倍以上。,EPON 系統(tǒng)在配電網(wǎng)自動(dòng)化中的應(yīng)用方案,電網(wǎng)自動(dòng)化系

17、統(tǒng)包括主站系統(tǒng)、子站系統(tǒng)和RTU 等， 根據(jù)其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)EPON 分層應(yīng)用方案如圖5 所示。 該系統(tǒng)通信介質(zhì)為光纖，根據(jù)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，按照“分區(qū)、分級(jí)、分層、就近接入”的原則規(guī)劃EPON 網(wǎng)絡(luò)，采用OLT 和ONU 兩級(jí)通信網(wǎng)的方式，使每個(gè)子站接入的RTU、FTU 的數(shù)量大致相似。子站通信系統(tǒng)核心網(wǎng)利用現(xiàn)有的MSTP/SDH 傳輸網(wǎng)絡(luò)，節(jié)省了主干網(wǎng)絡(luò)和線(xiàn)路的投資。子站接入層以變電站為中心，采用EPON 核心設(shè)備OLT，終端按照就近

18、接入的原則，根據(jù)實(shí)際分布特點(diǎn)選擇組網(wǎng)方式。,小結(jié),通過(guò)上述分析可知，EPON 技術(shù)作為一種施工簡(jiǎn)單、成本低廉、性能優(yōu)越的光纖通信方式，能良好地滿(mǎn)足配電子站到自動(dòng)化終端這個(gè)層面通信可靠、投資經(jīng)濟(jì)的需求， 利用EOPN 技術(shù)建設(shè)的智能、穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的基礎(chǔ)通信平臺(tái)，在配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)和智能電網(wǎng)的建設(shè)中具有良好的發(fā)展前景和較高的實(shí)用價(jià)值。,參考文獻(xiàn),肖世杰.構(gòu)建中國(guó)智能電網(wǎng)技術(shù)思考［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2009,9 EP

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