配网自动化系统是包括110kV变电站的10kV馈线、开闭所、二次配电站和用户在内的配电系统的整体数字自动化与配电信息管理系统。通过这一系统来完成对配网—用户的集中监视, 优化运行控制与管理, 达到增强可靠性、提高供电质量、降低供电成本和为用户提供优质服务的目的。
配网通信网络是配网自动化各类信息的传输载体, 其建设应充分利用电力系统资源, 与配电网的发展同步进行。应根据各种配电网业务的需求, 结合通信技术的发展, 考虑配网网架频繁变动的特点, 以“可靠、安全、兼容、经济、开放”为原则, 合理选择通信方式, 最终建成一个能满足未来配电数据通信需求、智能终端通信覆盖率达到100%的配电通信网络。
根据配网规划和现状, 配网通信技术可采用光纤通信和无线通信两种。
无线通信分为GPRS、WiMax、McWiLL等技术, 与无线通信比起来, 光纤通信有以下优点:传输频带宽、通信容量大, 损耗小, 光电隔离, 抗电磁干扰能力强, 组网方便、灵活, 因而光纤通信得到更加广泛的应用。
光纤通信网络可分为AON (有源光网络) 和PON (无源光网络) , 由于配网环网柜、分接箱、柱上开关、配电变压器等节点数量众多, 所以建设维护成本、光纤利用率、可靠性都是非常突出的问题。PON是一种纯介质网络, 采用无源光器件进行点对多点的组网, 突破了光端机只能实现点对点通信的局限, 消除了局端与客户端之间的有源设备, 能避免外部设备的电磁干扰和雷电影响, 光纤利用率较高, 单节点失效对全网影响小, 提高系统可靠性, 节省维护成本, 非常适用于点对多点树型发散式配网通信, 下面将着重讨论。
P O N, 又称无源光网络, 是指在OLT (Optical Line Terminal光终端设备) 和ONU (Optical Network Unit光网络单元) 之间是ODN (Optical Distribution Network光配线网络) , 没有任何有源电子设备, 一个无源光网络包括安装于中心控制站的OLT, 以及多个安装于用户的ONU。PON技术主要分为基于ATM的无源光网络APON、BPON及基于IP的EPON、GPON。由于APON/BPON技术存在带宽不足、价格高、承载IP业务效率低等问题, 目前广泛应用的是由EFMA提出的基于以太网的EPON技术, 可支持1.25Gbps对称速率, 并且还能升级到10Gbps。
OLT安装于通信站机房, ONU (Optica Network Unit光网络单元) 安装于终端监测设备 (FTU/TTU) 处。POS (Passive Optica Splitter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。ODN (Optical Distribution Network光分配网) 是基于PON设备的FTTH光缆网络。其作用是为OLT和ONU之间提供光传输通道。简单来说, ODN就是两个有源设备 (OLT设备和ONU设备) 之间所有无源光纤、无源设备 (无源分光器) 组成的一个网络。
骨干通信网承载配网与主站之间数据的交互, 在通信系统中处于核心地位, 可靠性、实时性、安全性要求极高。配网通信网建设过程中要与通信网发展规划相互协调、共同建设, 可充分利用现有资源进行建设, 借由目前成熟可靠的通信环网, 利用MSTP/SDH光纤传输网, 保证数据的可靠传输。
从变电站出发, 光缆沿电力电缆敷设至每个开闭所、环网柜及柱上开关。变电站和每条光缆链路采用星型或树型接线方式, 变电站的OLT设备对多个方向的光缆链路实现千兆光口汇聚, 任何一个终端设备故障都不会影响其他终端设备, 使得设备的故障率低, 容易维护。
OLT安装于变电站, 各个变电站位于SDH/MSTP传输环上, 变电站通信层完成通信终端的汇聚并通过SDH/MSTP与主站系统进行通信。OLT可以配置2个PON口组成2条链互为备份, 各个开闭所、环网柜或柱上开关处的ONU可以通过双PON口分别连接到这2条链上, 每条链上的分光器均采用1∶2非等分分光器, 双PON口可以提供高可靠性。
对于开闭所及其对应配电支路数量较多的情况, 可以灵活运用, 在变电站和开闭所同时配备OLT, 并配备以太网交换机与其他开闭所、变电站组成环网, 并接入MSTP/SDH光纤传输网, 进一步增强接入网可靠性, 优化网络结构, 便于今后改造和升级。
为了进一步提高安全性、可靠性, 重要站点还可以采用2个OLT各出1个PON口组成手拉手的2条链的组网方式, 各个双PON口ONU分别连接到这2条链上, 这样可以实现OLT设备、主干光纤、PON端口、分光器、分支光缆全网的保护, 任何1台OLT、任何一个PON口、任何一个分光器、任何一条光缆出现故障都不影响ONU的正常运行。
PON技术的发展应用, 为配网自动化的建设提供了有力的通信支持, PON技术的特点, 使之比其它通信方式更加适用于配网自动化。建设可靠、高效的PON网络, 是实现配网自动化的基础和前提, 随着电网建设的不断发展, PON技术必将得到更加广泛的应用, 为电网提供可靠、高效的通信支持。
摘要：自动化技术的不断发展, 使得配电网的运行、监控及事故处理的自动化得以实现。无源光网络, 即PON技术的发展应用, 又为这一过程提供了强大的通信保障和支持, 本文就PON技术在配网自动化建设过程中的应用做出了阐述, 提出了基于PON技术的配网通信网的设计建设方案。
关键词：配网自动化,无源光网络,PON
[1] 徐光年.基于EPON技术的配电网通信系统设计和应用[J].电力系统通信, 2008, 29 (5) :59～62.
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