关于EPON技术在配网自动化中的应用王继平

关于EPON技术在配网自动化中的应用王继平

王继平

(内蒙古鲁电蒙源电力工程有限公司内蒙古呼和浩特010020)

摘要:本文结合配网的特点及配网自动化对通信的要求，介绍了EPON技术原理、组网结构、常见组网方式及在配网自动化中采用EPON组网的可行性。通过工程实例，对EPON技术在配网自动化中组网方案进行了阐述。

关键词:配网自动化EPON应用

一、引言

从电力生产、消费的全过程来看，配电环节直接面向用户供电，配电网的安全可靠、自动化程度对保障供电质量产生直接的影响作用。2009年5月我国发布智能电网战略以来，配电自动化是坚强智能电网建设的重要工作内容之一，提高配电自动化水平对整个坚强智能电网建设，具有重大意义，是智能电网建设密不可分的主要组成部分

二、配网自动化概述

配电自动化是以一次网架和设备为基础，综合利用计算机及其网络技术、通信技术、现代电子传感技术，实现对配电网的监测与控制，并通过与相关应用系统的信息集成，实现配电网正常运行及事故情况下的监测、保护及控制等。

由于配网节点数量多、空间分布广、运行环境差，通信网络的建设必须同时遵循环境适应性强、造价低廉、运行可靠、维护方便等要求经过目前常见的配网自动化通信方式相互比较后：SDH通信施工不方便，且对环境要求较高，不能在野外推广。电力线载波通信数据传输速率低，抗干扰能力弱，且一旦线路停电将中断通信。无线通信传输延时，且很难支持视频等大容量数据流的传输，通道可靠性也不高。综合比较，EPON技术，该方法能契合已有一次线缆的铺设，具备传输速率高、稳定可靠、抗多点失效，支持分布式组网，升级扩容性特别优良，是智能配网时代通信建设的首选。

三、EPON技术剖析

1.EPON的工作原理

EPON将以太网技术与无源光网络(PON)技术结合起来，实现一个点到多点拓扑结构的以太网光纤接入网络。EPON系统由OLT、ONU、POS组成。OLT（OpticalLineTerminal）放在中心机房，ONU（OpticalNetworkUnit）放在用户设备端附近或与其合为一体。POS（PassiveOpticalSplitter）是无源光纤分支器，是一个连接OLT和ONU的无源设备，它的功能是分发下行数据，并集中上行数据。EPON中使用单芯光纤，在一根芯上转送上下行两个波（上行波长：1310nm，下行波长：1490nm）。

图1EPON系统结构图

2．EPON在配网中常用的三种组网方式

配网结构变化多端，EPON技术要能适应配网，其组网方式也不应单一化。常用的组网

（1）单链路拓扑结构

当配网线路是单辐射接线方式时，通信网络通常采用单链路结构，每个信息接入点放置一个1:2不等比分光器。

（2）双链路拓扑结构。EPON通信系统中的“手拉手”结构通过与电力配网输电线路类似的结构，能在不改变原有光纤网络结构的情况下实现全光保护倒换。

（3）环形拓扑结构。对于主网为单环形的配电网络，EPON系统的组网也可以采用环形的方式进行组网。

四、EPON在配网自动化中的应用

以我公司在内蒙古某地配网自动化工程为例，介绍EPON的具体应用。

1.总体方案

总体方案采用EPON光纤专网+无线公网方式。在负荷密度大、配电终端集中有条件敷设光缆的城区区域采用光纤专网方式；在负荷密度小、配电终端分散的农村区域采用无线公网方式。在EPON系统中，光纤OLT与骨干通信SDH或电力调度数据网互联，信息直接上传至地市局主站，ONU与柱开智能终端/环网柜智能终端等配电、用电终端互联，实现信息业务的连接。无线公网终端接入配电终端，通过安全隔离装置实现安全接入主站。

3.ONU取电方式

在本期配网自动化工程中，环网柜、柱上开关、变压器等处的ONU可通过配网终端所配套的电压互感器+蓄电池（UPS）方式取电。

4.EPON网络光功率预算

按照IEEE802.3ah-2004的约定：OLT侧发射功率大于2dBm，接收灵敏度<-27dBm；对于ONU发射功率大于-1dBm，接收灵敏度<-24dBm，整个光链路的损耗上行<24dB，下行<23.5dB。EPON上行1310nm和下行1490nm波长在G.652光纤中的损耗约为0.3dB/km。综上可见功率预算对于长距离EPON来说是最为重要的因素。如果预算错误，可能会导致重新衡量ODN网络，浪费大量时间和资金。

光通道损耗是ODN最重要的网络性能指标。EPON光路是否合适、是否满足传输要求，最重要的一条规则就是实际工程结束后，能够符合OLT和ONU之间的光功率预算要求。光功率衰减的主要影响因素有：分光器的插入损耗（不同分光比有不同的插入损耗）、光缆本身的损耗、光缆熔接点损耗、尾纤/跳纤通过适配器端口连接的插入损耗

光通道损耗为以上因素引起的损耗总和。在工程设计时，必须控制ODN中最大的衰减值，建议控制在26dB以内。在工程设计中，对光通道损耗的估算可采用如下的光损耗参数表:

光通道损耗＝L×a＋n1×b＋n2×c＋n3×d＋e＋f（dB）

a表示光纤每公里平均损耗（dB/km），L为光纤总长度，单位Km。工程中使用的光纤跳线，尾纤等，一般长度较短，可以忽略。

b表示光纤熔接点损耗（dB），n1表示熔接点的数目。

c表示光纤机械接续点损耗（dB），n2表示机械接续点的数目。

d表示连接器损耗（dB），n3表示连接器数目。

e表示光分路器损耗（dB），这里只考虑一级分光。如果是二级分光，则要分别考虑二个光分路器造成的损耗。

f表示工程余量，一般取3dB。

当传输距离≤5km时，光纤余量不少于1dB；当光纤距离≤10km时，光纤余量不少于2dB；当传输距离>10km时，光纤余量不少于3dB。

5.光缆线路建设

（1）光缆选择

根据实际工程情况，配电通信系统的光缆主要采用ADSS光缆/阻燃光缆。

（2）光缆敷设

本期工程配线光缆采用24芯主要沿10kV线路架空敷设，在特殊跨越地方根据需要穿管敷设。

6.配网自动化实施效果

根据该地近一年的运行统计，采用EPON通信能较完美地实现“遥控”、“遥测”和“遥信”，能及时采集到营销互动信息、远程抄表数据、电力负控数据等配网关键信息，能完成故障自动隔离，也满足智能小区的建设要求。据初步测算，采用EPON通信后，这些线路的配网自动化维护成本节约了约120万元，且大幅提升了配网运行管理水平，提高了电能质量和供电可靠性，带来了不菲的综合效益。

五、结束语

EPON技术在可靠性、成本、通信速率等关键指标上均优于其他通信方式，其必将随着配网自动化的普及而获得很大发展。

参考文献:

[1]李文伟.配网自动化及通信系统的规划建设.电力系统通信，2009（2）.

[2]杨乐祥.PON技术在配网自动化通信系统中的应用.电力系统通信。2010（3）.

[3]孙锦标.EPON在智能配网中的研究与应用[J]，电力系统通信，2012（33）：72-74.