何 萍，谢 楠，李文冬

（1.国网宁夏电力公司吴忠供电公司，宁夏 吴忠 751100；2.商洛学院 电子工程与自动化系，陕西 商洛72600）

基于EPON技术的吴忠配电通信网组网模式应用

何 萍1，谢 楠2，李文冬2

（1.国网宁夏电力公司吴忠供电公司，宁夏 吴忠 751100；2.商洛学院 电子工程与自动化系，陕西 商洛72600）

详细介绍了EPO N+SD H分层组网模式在吴忠配电通信网中的具体应用方案，包括主站层、变电站层、配网接入层的配置方法等，并对串联多级分光模式、双PO N口主干线光路全程保护和手拉手双链路全保护等三种配网接入层EPO N组网模式的适用场合和优缺点进行了比较分析。

EPO N；组网模式；配电通信网

0 引言

配电通信网是连接配电自动化系统主站与配电终端的网络，是配电自动化体系建设的重要组成部分。通过配电通信网可将柱上开关、环网柜和开闭所等现场配电终端上采集到的各类实时信息传输到主站系统[1，2]，同时可将主站系统的遥控命令等下传至远方配电终端，进而实现对配电网的监控[2，3]。基于以太网的无源光网络（EPON）技术因具备以太网帧结构和一对多的PON网络拓朴特征，形成了独特的网络结构优势和以太网低成本优势，因此越来越广泛地应用于配电通信网中[4]。按照EPON技术使用范围的差异性，配电通信网的模式可分为EPON独立组网模式、EPON+SDH/MSTP分层组网模式和混合组网模式等[5]。EPON+SDH/MSTP分层组网模式因充分利用现有骨干通信网的通信资源，具备SDH通信路由的冗余和保护功能，提高了其通信路由的可靠性等优点，成为了目前应用最多的组网方案

1 吴忠利通区配电通信网总体建设情况

吴忠利通区配电通信网采用的是EPON+SDH分层组网模式。如图1所示，吴忠利通区配电通信网由配网接入层、变电站层和配网主站层构成三层网络结构；配网接入层采用EPON光通信技术组网；形成以串联多级分光模式为主，手拉手网络保护和双PON口全光路保护为辅的组网模式。变电站层和配网主站层采用光纤、同步数字体系(SDH)或基于SDH的多业务传送平台(MSTP)等技术组网[6，7]。变电站层通过OLT设备与SDH传输设备的以太网口连接，实现EPON光网络与SDH网络的互通，并利用SDH环网的自愈功能，实现了从变电站到配网自动化主站之间通信路由的保护。配电主站层包括配电通信网网管平台和配网自动化主站；建设光缆类型以ADSS和GYTA为主，主干线路采用48芯光缆，分支线路采用24芯光缆。

吴忠配电通信网共有225个光网络单元（Optical Network Unit，ONU）站点。ONU将配电网终端采集到的柱上开关、环网开关、开闭所和箱式变配电变压器等设备的状态信息、监控管理等自动化数据（模拟量、状态量）上传至部署在110kV吴忠变、北郊变、西郊变、金积变和220kV利通变内的5台OLT设备，OLT通过GE口与SDH设备GE口相连，再利用现有SDH骨干通信传输网汇聚至配网自动化主站系统,最终实现了对自动化终端节点的实时监控和三遥功能，确保了整个配网系统安全可靠稳定运行。

图1 吴忠利通区配电通信网EPON组网+SDH分层组网模式结构图

2 各层具体设置

2.1 配网接入层

配网接入层由ONU和光分配网络ODN组成。吴忠利通区配电通信网ONU一般安装于分支箱、环网柜、开闭所、柱上开关内或者独立配网通信箱内。ONU通过光口上联分光器或OLT设备，用以太网口下接现场配电网终端。

2.2 变电站层

①OLT与ONU之间采用的是一点对多点的通信方式。OLT可与其下带线路的所有ONU通信，但ONU之间是互不通信的。EPON下行传输时，OLT局端数据采用无差别广播模式下发；OLT在每个数据包开始传输之前，会用ONU唯一的逻辑链路标记（LLID）替代两个字节的前导字符[8]。ONU接收数据时，只接收与自己匹配的LLID数据包。EPON上行传输时，采用时分复用方式，即在不同的时间间隙，各ONU分别发送上行数据，在同一时刻只有一个ONU占用整个上行带宽。

②OLT提供两个通道上联SDH设备：数据通道和管理通道。数据通道将配电自动化终端的业务、管理数据上传至配网自动化主站；管理通道将ONU、OLT的运行状态、管理信息上传至配电通信网主站。

2.3 配电主站层

配网主站层包括：配网通信主站服务器、客户端和配网自动化主站服务器、客户端。配网通信主站主要实现了对ONU、OLT的配置管理、实时监控、故障诊断和告警处理等工作，确保配电网通信通道正常运转。配网自动化主站主要实现的是对柱上开关、环网开关和箱式变配电变压器等设备状态检测、监控和“三遥”功能。

图2 吴忠配电通信网上联方式系统原理图

3 上联情况

3.1 配电通信网设备间的联结情况

吴忠配电通信网主要采用EPON通信技术并依靠SDH骨干通信网作为上联通道。配电自动化终端站点上行数据通道路径为：配电终端数据→ONU→OLT→SDH→配网自动化主站系统[9]。配网自动化终端设备与ONU、变电站OLT设备与SDH设备、配网主站SDH设备与配电网自动化设备的对接方式均采用10/100M以太网口。

3.2 配电自动化系统与其它系统间的联结方式

如图2所示，为满足配电自动化对通信系统安全性的要求，根据《电力二次系统安全防护规定》，将吴忠配电自动化系统分为生产控制大区和管理信息大区[10]。生产控制大区分为控制区（安全区I）和非控制区（安全区II）。信息管理大区分为生产管理区 （安全区III）和管理信息区（安全区IV）[5，10]。根据不同的安全等级，配电通信系统实现了安全分区、网络专用、横向隔离和纵向认证，保证了电力系统的安全性。

4 配网接入层EPON组网模式

吴忠配电通信网接入层主要采用串联多级分光、双PON口主干线光路全程保护和手拉手方式等多种组网模式相结合，确保了配电自动化数据的实时、可靠和安全传输。吴忠利通区配电自动化接入终端设备总数277台，共有52条供电线路。

4.1 串联多级分光模式的网络结构

该组网模式多用于吴忠配变设备分布较分散且分布在一线路两侧的配电网情况。如图1所示吴忠变YX I线。该组网模式具有光线路设计简单、光网络的扩展较灵活等优点，但存在光路由单一、无保护、无自愈能力、运行不稳定、安全性差等缺点。一旦发现前端分光器故障或者光缆被挖断损坏等情况，则其后所接的全部ONU都同时掉线，造成大面积自动化主站对终端设备无法监控、管理。

4.2 双PON口主干线光路全程保护

该组网模式对于沿线光缆无法形成环网，只能采取单支路敷设的主干线路[11]，采用双PON口主干线路光路全程保护组网方式。即从同一OLT的相同或者不同PON板的2个独立PON口分别引出2条光缆链路，该2条链路互为备份。2条链路用2个1:2非均分分光器分别与沿线自动化终端设备处ONU的2个PON口相连，为一台ONU提供了2条与OLT连接的通道，2条通道传输相同数据。ONU的双PON口对应两个不同的MAC地址，可实现在配电通信网管上的不同注册，为该组网模式提供了技术保证。图3所示为西郊变a I线和西郊变a II线下带ONU双PON口主干全程保护组网模式。

该组网模式的优点是提高了数据传输的可靠性，但大范围应用推广性较差，对线路本身的架设条件和位置有较高要求，目前只应用于同杆架设的两条线路且这两条线路出自同一变电站。

图3 双PON口主干光路全程保护组网模式实例图

4.3 手拉手双链路全保护

如图4所示为手拉手线路北郊变*A II线和吴忠变*B II线为手拉手双链路网络保护。该两条线路分别出自北郊变OLT和吴忠变OLT的某个PON口。线路沿线的双PON口ONU同时通过2个分光器分别与这两条线路相连；当其中1条链路、1台OLT设备、1个PON口或1个分光器发生故障时，ONU设备可倒换到另外一条链路或OLT上进行数据传输，每个ON的2个PON口互为主备。手拉手实现了OLT设备、主干光纤、PON端口、分光器和分支光缆的全保护，有效防止了单节点失效，但该组网模式使用的前提是两条线路要为手拉手线路。

图4 手拉手双链路网络保护模式实例图

5 结束语

目前，电力系统配电通信网的组网方式多种多样，而EPON+SDH的组网方案因其结构简单、扩展性优良等特点得到了比较广泛的应用。但其接入层的组网模式的选择有其局限性，应因地制宜，且EPON+ SDH的组网模式的安全性、可靠性、稳定性等各方面仍有较大的完善发展空间。

[1]袁林.基于工业以太网和EPON的配电网自动化通信系统[J].大众用电，2012(10):18-20.

[2]江华,孙圆圆.McWILL技术在银川配电通信网中的应用[J].电力系统通信，2011，10(32)：21-25.

[3]蔡万升,汤辉,张军,等.基于EPON技术的配电自动化通信系统.电力系统通信[J].2010，31（12）：11-15.

[4]杭州华三通信技术有限公司.EPON技术白皮书[Z].2006.

[5]徐正一.基于EPON技术的配网光通信组网模式[J].硅谷，2010（20）: 31.

[6]郑毅，甘志洲，陈潋.配电网EPON通信接入与分区自治[J].电力系统自动化，2013，37（23):114-118.

[7]周荣生.基于SDH的多业务传送平台[J].广东通信技术，2002(6):30-32.

[8]叶大革.接入网技术的分析与选择[J].电力系统通信，2007,172（28）：30-33.

[9]许鸣昌.基于EPON技术的配电通信网在吴忠地区的建设及应用[J].电子技术与软件程，2014(23):11-12.

[10]翟德双，刘月梅.新建电厂的电力二次系统安全防护[J].电力安全技术，2009,11(2）:15-16.

[11]杨哲.固原配电自动化系统通信通道建设方案 [J].电子世界，2012（22）：117-118.

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，硕士研究生，工程师，主要从事电力通信及其运维。