GPON技术在智能电网通信系统中的可行性研究

1、GPON技术在智能电网通信系统中的可行性研究单位：内蒙古乌拉特中旗电力有限责任公司部门：信息中心作者：赵钢 康展 郭凯 摘要：随着智能电网技术的不断发展，配网管理已经成为智能电网发展中至关重要的一环，配网管理的实现需要依赖坚实可靠的传输技术来实现对电网的监测与控制，然而传统通讯传输技术都存在着各种缺陷，难以满足配网工程中所提出的各种要求，所以只有发展新技术，使用新设备才能打造出稳定可靠地通讯传输系统。本文先从分析现有通讯技术开始，分析出现有通讯技术的优缺点，发现现有的通讯技术难以满足配网建设中的各种需求，然后分析了GPON技术的优点以及结构，发现GPON技术刚好符合配网建设的需求。关键词：智能

2、电网 配网自动化 现有通讯技术分析比较 GPON技术ODN引言国家电网公司近年来不断提高配网管理的地位，一改以往“重输电，轻配电”的传动格局，相继成立了专门的配网管理部门，并在未来的电网投资安排中向配网倾斜。2010年明确提出了加强坚强智能电网建设的统一组织，策划和实施，着力解决配网薄弱的问题的方针。要求组织开展配网统一规划，实现与主网架规划和地方城乡经济社会发展规划的有效衔接，从源头上解决电网结构性不合理问题。加大城市配网和农村配网的建设和改造力度，特别要加大中低压配网投资比例，建设网络坚强，结构合理，安全可靠，运行灵活，节能环保，经济高效的配网，解决供电“卡脖子”等突出问题，提高供电质量和

3、可靠性。同时积极推出配网智能化工作，研究应用相关新设备，新材料，新技术，提升配网技术的装备水平。因此当下的配网规划要适应新的形势，满足新的要求。1 智能电网对通信系统的要求 配电自动化系统的特点是规模大、涉及的自动化装置多、终端数量多，而且地域分布广，因此，需要一个有效、可靠的通信网。具体的要求主要有以下几点： 1.1通讯系统的可靠性通信系统的可靠性配电自动化的通信系统是户外安装的，配电网所采集的数据和监控对象运行在温度变化剧烈、环境污染、存在外力破坏可能性的恶劣的环境中，同时，通信系统应能够跨过故障区和停电区保持通信，抵抗强烈的瞬时干扰，保证长期稳定可靠地工作，并要求在线路停电时，通信系统仍

4、能正常工作。因此，要求连接它们的通信系统具有很高的可靠性。 1.2通信系统的实时性 通信系统应能实时采集和记录监测点的各种数据、故障数据以及发送各种统计报表，实时监控配电网的运行，快速响应。1.3接入业务的多需求通信系统的多业务接入，承载话音、四线&EM 、RS485、RS232、Ethernet，视频 等种多业务。2现有通信技术分析和比较2.1 电力线载波通信 电力线载波(PLC，Power Line Carrier)通信是电力系统特有的通信方式，利用现有的电力线将数据调制成载波信号或扩频信号，通过耦合器耦合到交直流电力线上。 PLC具有易维护、易使用、成本低等优点，但其电力线问歇性噪声较大

5、、信号衰减严重、线路阻抗经常波动、大规模组网时非常困难，通常应用于实时性、可靠性要求不高的系统中。2.2 SDH光传输通信 SDH光传输是电力系统通信传输网的主流技术，传输带宽高、实时性好、可靠性强、支持多种环网保护协议、抗干扰性能力强，为电力系统通信提供了可靠的传输平台。但在配电自动化通信系统的接入层中采用SDH光传输设备，工作环境要求较高、带宽利用率较低、施工难度较大、成本较高、部署困难。 2.3 基于工业以太网交换机的光通信 基于工业级以太网交换机的光通信是通过在配电网中各个通信站布放工业级交换机，以光纤为传输介质组建光纤以太网。工业以太网交换机具有高带宽、环网保护、IP化趋势等多方面优

6、点，但其对配电网的光纤路由要求较高，无法满足配电网通信的点到多点通信结构及扩容性，难以满足抗多点失效等要求。2.4基于无线公网的通信方式 基于无线公网(GPRSCDMA)技术依靠租赁当地电信运营商的无线资源组建电力无线专网，不需要电力投资线缆资源，组网灵活。但无线公网通信方式传输带宽低，易受环境影响，信号不稳定，运营比较困难，并且无线公网受制于电信运营商，带宽较低，可靠性和实时性很差，不能广泛满足智能电网配电网通信要求。2.5无源光网络(xPON)无源光网络(xPON)技术是一种点到多点的光纤接入技术，由局端的 OLT(光线路终端)，用户端的ONT/ONU(光网络终端或称作光网络单元)，连接前

7、两种设备由单模光纤(SM fiber)和无源分光器(Splitter)组成的ODN(光分配网络)以及网管系统组成。 在我国应用前景十分看好、将得到规模应用的是EPON和GPON 。GPON有着可靠性高，传输矩离远，抗干扰性能力强，高带宽和高传输效率，在接入网层面上提供一个统一的接入平台便于维护和管理等特点。通信技术PLCSDH工业以太交换机无线公网EPONGPON传输介质电力线光纤光纤无线光纤光纤传输速率低速率高速率高速率低速率高速率高速率实时性较差好好差好好可靠性信号损耗大，抗干扰差，停电停止工作高可靠性高可靠性易受干扰，可靠性差高可靠性高可靠性安全性安全安全安全公网不安全安全安全组网方式没

8、有保护架设光缆，可组环，链等多种组网方式，多种保护方式架设光缆，可组环 单一保护点对多点，扁平组网，没有保护架设光缆，可组环，链等多种组网方式，多种保护方式架设光缆，可组环，链等多种组网方式，多种保护方式维护管理维护管理困难可统一管理可统一管理公网运营商管理可统一管理可统一管理各种通信方式的对比3 GPON技术在智能电网通信系统中优点和组网方式3.1 GPON技术的优点：可靠性高高带宽2 .5 Gbps扩展性强与现有以太网的兼容性方便管理这种解决方案可以在离中心站20公里的范围提供服务并且支持交叉环和网状环等拓扑结构，提供2.5Gbps的下行带宽，在一根光纤上集成话音和数据业务，为每个用户提供

9、T1/E1和快速Ethernet的服务。信息安全 配电自动化通信系统是一个综合通信平台，业务的隔离和信息安全是一个十分重要的问题。在OLT至主站的数据传输中，可以采用专网或通过电力通信光纤网中划分单独VC时隙实现业务隔离。GPON系统上行时采用时分复用的方式，在每个0NU的时隙内向OLT发送自己的业务，同时由于ODN的方向性，上行业务不存在安全性的问题。在下行方向，由于OLT以广播的方式向ONU发送数据，每个ONU都能接收到来自目的地址为其他ONU的数据，有个别恶意用户可以修改0NU的地址来获取其他0NU的数据，为了防止恶意用户盗取其他用户信息，同时保障业务的安全性，可以采用VLAN的方式对用

10、户及业务进行逻辑隔离，以保障用户及业务的安全性。3.2 GPON的组网方式GPON系统的设计中一般将OLT设备安装在变电站(配网子站)的专用通信机房中，每个配电自动化通信终端安装ONU设备，实现终端数据信号的集中汇集到变电站机房，再通过SDH光纤网络汇集到配电主站。配电自动化通信系统。GPON的组网方式从机房OLT到配电通信终端ONU的通信网络通常称为ODN(Optical Distribution Network光配线网络)。ODN一般根据配电网的线路结构进行设计，光缆沿着l0 kV电力线敷设。对于架空单辐射线路ODN可以设计为单链路结构。ODN（光配线网络）结构OLT位于2个不同的变电站，相互保护的2个PON口位于不同的0LT设备上，PON口倒换需要在2台OLT之间进行，同时每个ONU的2个PON口可以互为主备，配置数据到不同的OLT。手拉手全保护方案不但可以实现环网结构中单节点失效保护，还可以实现OLT的PON口或整个OLT失效时的网络保护，能非常好的保护方案。ODN手拉手全保护方案5 结语 通信系统是配电自动化系统的重要组成部分，是配电