GPON技術(shù)在智能電網(wǎng)通信系統(tǒng)中的可行性研究

1、精品welcomeGPON技術(shù)在智能電網(wǎng)通信系統(tǒng)中的可行 性研究單位：_部門：信息中心精品welcome作者：趙鋼康展郭凱摘要：隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展， 配網(wǎng)管理已經(jīng)成為智能電網(wǎng)發(fā) 展中至關(guān)重要的一環(huán)， 配網(wǎng)管理的實(shí)現(xiàn)需要依賴堅(jiān)實(shí)可靠的傳輸技術(shù) 來實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)的監(jiān)測與控制， 然而傳統(tǒng)通訊傳輸技術(shù)都存在著各種缺 陷，難以滿足配網(wǎng)工程中所提出的各種要求，所以只有發(fā)展新技術(shù)， 使用新設(shè)備才能打造出穩(wěn)定可靠地通訊傳輸系統(tǒng)。 本文先從分析現(xiàn)有 通訊技術(shù)開始， 分析出現(xiàn)有通訊技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)， 發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的通訊技術(shù) 難以滿足配網(wǎng)建設(shè)中的各種需求，然后分析了GPON技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)以 及結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)GPON技術(shù)剛好符合

2、配網(wǎng)建設(shè)的需求。 關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng) 配網(wǎng)自動(dòng)化 現(xiàn)有通訊技術(shù)分析比較GPON技術(shù)ODN精品welcome引言 國家電網(wǎng)公司近年來不斷提高配網(wǎng)管理的地位，一改以往“重 輸電，輕配電”的傳動(dòng)格局，相繼成立了專門的配網(wǎng)管理部門，并在 未來的電網(wǎng)投資安排中向配網(wǎng)傾斜。2010年明確提出了加強(qiáng)堅(jiān)強(qiáng)智 能電網(wǎng)建設(shè)的統(tǒng)一組織，策劃和實(shí)施，著力解決配網(wǎng)薄弱的問題的方 針。要求組織開展配網(wǎng)統(tǒng)一規(guī)劃， 實(shí)現(xiàn)與主網(wǎng)架規(guī)劃和地方城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì) 社會(huì)發(fā)展規(guī)劃的有效銜接， 從源頭上解決電網(wǎng)結(jié)構(gòu)性不合理問題。 加 大城市配網(wǎng)和農(nóng)村配網(wǎng)的建設(shè)和改造力度， 特別要加大中低壓配網(wǎng)投 資比例，建設(shè)網(wǎng)絡(luò)堅(jiān)強(qiáng)， 結(jié)構(gòu)合理，安全可靠，運(yùn)行靈活

3、， 節(jié)能環(huán)保， 經(jīng)濟(jì)高效的配網(wǎng)，解決供電“卡脖子”等突出問題，提高供電質(zhì)量和 可靠性。同時(shí)積極推出配網(wǎng)智能化工作，研究應(yīng)用相關(guān)新設(shè)備，新材 料，新技術(shù)，提升配網(wǎng)技術(shù)的裝備水平。因此當(dāng)下的配網(wǎng)規(guī)劃要適應(yīng) 新的形勢，滿足新的要求。1智能電網(wǎng)對通信系統(tǒng)的要求 配電自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)是規(guī)模大、 涉及的自動(dòng)化裝置多、 終端數(shù) 量多，而且地域分布廣，因此，需要一個(gè)有效、可靠的通信網(wǎng)。 具體的要求主要有以下幾點(diǎn)：1.1通訊系統(tǒng)的可靠性 通信系統(tǒng)的可靠性配電自動(dòng)化的通信系統(tǒng)是戶外安裝的，配電網(wǎng) 所采集的數(shù)據(jù)和監(jiān)控對象運(yùn)行在溫度變化劇烈、環(huán)境污染、存在外力 破壞可能性的惡劣的環(huán)境中， 同時(shí)，通信系統(tǒng)應(yīng)能夠跨過故障

4、區(qū)和停 電區(qū)保持通信，抵抗強(qiáng)烈的瞬時(shí)干擾，保證長期穩(wěn)定可靠地工作，并 要求在線路停電時(shí)，通信系統(tǒng)仍能正常工作。因此，要求連接它們的 通信系統(tǒng)具有很高的可靠性。精品welcome1.2通信系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性通信系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)時(shí)采集和記錄監(jiān)測點(diǎn)的各種數(shù)據(jù)、 故障數(shù)據(jù)以及 發(fā)送各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表，實(shí)時(shí)監(jiān)控配電網(wǎng)的運(yùn)行，快速響應(yīng)。1.3接入業(yè)務(wù)的多需求通信系統(tǒng)的多業(yè)務(wù)接入，承載話音、四線&EM、RS485、RS232、Ethernet，視頻 等種多業(yè)務(wù)。2現(xiàn)有通信技術(shù)分析和比較2.1電力線載波通信電力線載波(PLC，Power Line Carrier)通信是電力系統(tǒng)特有的通 信方式，利用現(xiàn)有的電力線將數(shù)據(jù)調(diào)

5、制成載波信號或擴(kuò)頻信號， 通過 耦合器耦合到交直流電力線上。PLC具有易維護(hù)、易使用、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但其電力線問歇性噪聲較大、信號衰減嚴(yán)重、線路阻抗經(jīng)常波動(dòng)、 大規(guī)模組網(wǎng)時(shí)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。2.2SDH光傳輸通信SDH光傳輸是電力系統(tǒng)通信傳輸網(wǎng)的主流技術(shù)，傳輸帶寬高、 實(shí)時(shí)性好、可靠性強(qiáng)、支持多種環(huán)網(wǎng)保護(hù)協(xié)議、抗干擾性能力強(qiáng)，為 電力系統(tǒng)通信提供了可靠的傳輸平臺。 但在配電自動(dòng)化通信系統(tǒng)的接 入層中采用SDH光傳輸設(shè)備，精品welcome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、部署困難。2.3基于工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)的光通信 基于工業(yè)級以太

6、網(wǎng)交換機(jī)的光通信是通過在配電網(wǎng)中各個(gè)通信 站布放工業(yè)級交換機(jī)， 以光纖為傳輸介質(zhì)組建光纖以太網(wǎng)。 工業(yè)以太 網(wǎng)交換機(jī)具有高帶寬、 環(huán)網(wǎng)保護(hù)、IP化趨勢等多方面優(yōu)點(diǎn)，但其對配 電網(wǎng)的光纖路由要求較高， 無法滿足配電網(wǎng)通信的點(diǎn)到多點(diǎn)通信結(jié)構(gòu)及擴(kuò)容性，難以滿足抗多點(diǎn)失效等要求。2.4基于無線公網(wǎng)的通信方式基于無線公網(wǎng)(GPRSCDMA)技術(shù)依靠租賃當(dāng)?shù)仉娦胚\(yùn)營商的 無線資源組建電力無線專網(wǎng)，不需要電力投資線纜資源，組網(wǎng)靈活。 但無線公網(wǎng)通信方式傳輸帶寬低，易受環(huán)境影響，信號不穩(wěn)定，運(yùn)營 比較困難，并且無線公網(wǎng)受制于電信運(yùn)營商，帶寬較低，可靠性和實(shí) 時(shí)性很差，不能廣泛滿足智能電網(wǎng)配電網(wǎng)通信要求。2.5

7、無源光網(wǎng)絡(luò)(xPON)無源光網(wǎng)絡(luò)(xPON)技術(shù)是一種點(diǎn)到多點(diǎn)的光纖接入技術(shù)，由局 端的OLT(光線路終端)，用戶端的ONT/ONU(光網(wǎng)絡(luò)終端或稱作光 網(wǎng)絡(luò)單元)，連接前兩種設(shè)備由單模光纖(SM fiber)和無源分光器(Splitter)組成的ODN(光分配網(wǎng)絡(luò))以及網(wǎng)管系統(tǒng)組成。 在我國應(yīng)用 前景十分看好、將得到規(guī)模應(yīng)用的是EPON和GPON。GPON有精品welcome著可靠性高，傳輸矩離遠(yuǎn)，抗干擾性能力強(qiáng)，高帶寬和高傳輸效率,在接入網(wǎng)層面上提供一個(gè)統(tǒng)一的接入平臺便于維護(hù)和管理等特點(diǎn)。通信技術(shù)PLCSDH工業(yè)以太交換機(jī)無線公網(wǎng)EPONGPON傳輸介質(zhì)電力線光纖光纖無線光纖光纖傳輸速率低

8、速率咼速率咼速率低速率咼速率咼速率實(shí)時(shí)性較差好好差好好可靠性信號損 耗大，抗 干擾差， 停電停 止工作咼可靠性咼可靠性易受干 擾，可靠 性差咼可靠性咼可靠性安全性安全安全安全公網(wǎng)不安全安全安全精品welcome組網(wǎng)方式?jīng)]有保護(hù)架設(shè)光 纜，可組 環(huán)，鏈等多種組 網(wǎng)方式，多種保護(hù)方式架設(shè)光纜，可組環(huán)單一保護(hù)點(diǎn)對多 點(diǎn)，扁平 組網(wǎng)，沒有保護(hù)架設(shè)光纜， 可組環(huán)，鏈 等多種組 網(wǎng)方式，多 種保護(hù)方 式架設(shè)光 纜，可組 環(huán)，鏈等多種組 網(wǎng)方式，多種保護(hù)方式維護(hù)管可統(tǒng)一可統(tǒng)一管公網(wǎng)運(yùn)營可統(tǒng)一管可統(tǒng)一維護(hù)管理理困難管理理商管理理管理各種通信方式的對比3 GPON技術(shù)在智能電網(wǎng)通信系統(tǒng)中優(yōu)點(diǎn)和組網(wǎng)方式3.1 G

9、PON技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：3.1.1可靠性高3.1.2咼帶寬2 .5 Gbps3.1.3擴(kuò)展性強(qiáng)3.1.4與現(xiàn)有以太網(wǎng)的兼容性3.1.5方便管理這種解決方案可以在離中心站20公里的范圍提供服務(wù)并且支 持交叉環(huán)和網(wǎng)狀環(huán)等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提供2.5Gbps的下行帶寬，在一根 光纖上集成話音和數(shù)據(jù)精品welcome業(yè)務(wù)，為每個(gè)用戶提供T1/E1和快速Ethernet的服務(wù)。3.1.6信息安全配電自動(dòng)化通信系統(tǒng)是一個(gè)綜合通信平臺，業(yè)務(wù)的隔離和信息 安全是一個(gè)十分重要的問題。在OLT至主站的數(shù)據(jù)傳輸中，可以采 用專網(wǎng)或通過電力通信光纖網(wǎng)中劃分單獨(dú)VC時(shí)隙實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)隔離。GPON系統(tǒng)上行時(shí)采用時(shí)分復(fù)用的方式，在每個(gè)0NU

10、的時(shí)隙內(nèi) 向OLT發(fā)送自己的業(yè)務(wù)，同時(shí)由于ODN的方向性，上行業(yè)務(wù)不存 在安全性的問題。在下行方向，由于OLT以廣播的方式向ONU發(fā) 送數(shù)據(jù)，每個(gè)ONU都能接收到來自目的地址為其他ONU的數(shù)據(jù)， 有個(gè)別惡意用戶可以修改0NU的地址來獲取其他0NU的數(shù)據(jù)，為 了防止惡意用戶盜取其他用戶信息， 同時(shí)保障業(yè)務(wù)的安全性， 可以采 用VLAN的方式對用戶及業(yè)務(wù)進(jìn)行邏輯隔離，以保障用戶及業(yè)務(wù)的 安全性。3.2 GPON的組網(wǎng)方式GPON系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中一般將OLT設(shè)備安裝在變電站（配網(wǎng)子站）的專用通信機(jī)房中，每個(gè)配電自動(dòng)化通信終端安裝ONU設(shè)備，實(shí)現(xiàn) 終端數(shù)據(jù)信號的集中匯集到變電站機(jī)房，再通過SDH光纖網(wǎng)絡(luò)匯

11、集 到配電主站。配電自動(dòng)化通信系統(tǒng)。精品welcome窗申自動(dòng)仃服務(wù)器際臺及1：作站群組從機(jī)房OLT到配電 通信終端ONU的通信網(wǎng)絡(luò)通常稱為ODN（Optical Distribution Network.光配線網(wǎng)絡(luò)）。ODN一般根!變電站1OLT變電站2OLTONL1ONUONUETCTTUDTU孩心路由器交換機(jī) -SDH一SDH-SDI1 (交換機(jī)SDH .交換機(jī)路由器GPON的組網(wǎng)方式空換機(jī)電力SDH光纖環(huán)精品welcome據(jù)配電網(wǎng)的線路結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，光纜沿著10 kV電力線敷設(shè)。對于架 空單輻射線路ODN可以設(shè)計(jì)為單鏈路結(jié)構(gòu)。精品welcomeOLT位于2個(gè)不同的變電站，相互保護(hù)的2個(gè)PON口位于不 同的0LT設(shè)備上，PON口倒換需要在2臺OLT之間進(jìn)行，同時(shí)每個(gè)ONU的2個(gè)PON口可以互為主備，配置數(shù)據(jù)到不同的OLT。手拉 手全保護(hù)方案不但可以實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)中單節(jié)點(diǎn)失效保護(hù)，還可以實(shí)現(xiàn)OLT的PON口或整個(gè)OLT失效時(shí)的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)，能非常好的保護(hù)方ODN（光配線網(wǎng)絡(luò)）結(jié)構(gòu)ONU 1 0NI2 ONU 3fONU4精品welcomeODN手拉手全保護(hù)方案精品welcome5結(jié)語通信系統(tǒng)是配電自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組