基于EPON的電力通信系統分析

李艷芳

（上海任源人力資源有限公司，上海 200002）

1 電力通信系統

為確保電力通信系統穩定安全運行，系統應該能夠自動檢測故障、傳輸故障位置信息、判斷基本故障類型以及傳遞維修信息。為了能實現最優化電力調配，電力通信系統以快速、穩定、安全以及節能為目標進行供配電，保障供電量滿足用戶需求，并及時處理線路故障。工作人員通過通信技術遠程操控電力通信系統設備，準確執行指令內容[1]。

1.1 電力通信系統構建目的

電力通信系統能夠提高電力系統的通信效率和信號傳輸速率，結合不同供電方式與電纜線自動傳輸信號系統，能夠實時監測各線路，及時感知故障并診斷，告知準確故障位置，判斷故障類型，斷電處理故障線路。電力通信系統能夠提高電能供給質量，通過監測各線路的機組設備，分析其工作狀況，分配與轉移電量，或切換2個導體間絕緣體的備用電源與工頻交流電來提高電力通信系統的電能質量。電力通信系統能夠節約電能，降低不必要的電能損失，優化供電網絡結構，改善每臺變壓器容量30%配置的比例，合理利用調配線路降低電能損耗。電力通信系統能夠有效降低電力系統的維修費用，提前獲取線路故障信息并傳遞至中央控制室，監測機組的工作狀況，提高維修效率，在最短時間內恢復正常供電，提高企業的經濟效益[2]。

1.2 電力通信系統建設原則

電力通信系統用于信息傳遞、收集、管理以及整合，并分析電力系統的用電、發電以及輸配電等情況，達到實時監測和信息交流的功能。基于配電自動化系統由軟硬件構成的計算機網絡系統、配電自動化中間層以及與計算機系統相連的輸入輸出設備構成，使用交換設備和傳輸設備連接用戶終端設備實現信息通信。信息交流系統采用雙層或多層混合模式，以主站監視配電網的方式統一收集數據并將其傳遞至主站[3]。

1.3 電力通信系統存在的問題

現代通信技術與信息技術、計算機技術以及自動化技術等前沿科技的融合能夠提高通信技術的信息傳輸速率，增強傳輸信號，實現智能通信設備將視頻交流、數據傳輸以及文字圖表等信息轉變為電信號的傳真通信和實時通話等便捷的通信服務。信息通信技術的蓬勃發展帶動了電力通信系統的發展，使得現代電力信息系統向智能化、數字化以及統一化方向發展。電力是推動各行業發展的重要基礎，可將煤炭、石油、天然氣、太陽能、風能以及潮汐能等轉變為電能。我國不同地區的地理條件不同，偏遠地區地勢較高，地形復雜，為了實現電能的最優化調配，以電網作為電能分配的主要方式。電網的主要作用是變電、輸電以及配電。電網實現信息化和智能化后，為了保障電網運行的穩定與安全，電力通信系統應運而生。它能夠滿足電力系統的供配電需求，保持穩定運行狀態，實現一體化維修管理，保障電力通信系統的穩定與安全，實現電力網運行穩定。隨著我國科技水平的提升，電力通信系統逐漸向自動化和智能化方向發展，供電公司逐步建設智能化電力工程。我國的智能化電力工程建設仍處于不斷完善中，研究進程較為緩慢。我國供電公司高度重視智能化電力工程建設，不斷引進專業人才，學習前沿技術，積極解決電力通信系統存在的問題，并潛心研究其構建方式。電力通信系統主要有有線通信和無線通信2種通信方式。有線通信包括市內電話網、為用戶提供接入網絡的專線、工業數據總線以及光纖通信等。無線通信包括時分復用技術的多路數字通信、無線擴頻以及數字電臺等[4]。

2 基于EPON的電力通信系統設計

2.1 EPON在電力通信系統中的可行性

以太網無源光網絡（Ethernet Passive Optical Network，EPON）主要包括光網絡單元、光分配網以及光線路終端，能夠實現點與多點之間的結構相連。在電力通信系統中，它通過單個業務節點連接多個業務節點，使用以太網接口連接用戶設備。光線路終端屬于EPON的重要內容，能夠傳遞光網絡單元數據，實現數據傳輸和網絡傳輸流量的分配等。光分配網是基于無源光纖網絡的光纖到戶的光纜網絡，能夠實現點與多點的連接。一般情況下，它通過一層次的嵌套結構進行連接，使用以太網網絡通用語言，能夠提高網絡傳輸質量和用戶使用滿意度，且制造成本低廉，網絡傳輸流量分配靈活，管理維修便捷。

2.2 基于EPON的電力通信系統設計實際案例分析

以某變電站為例，應用EPON設計2所110 kV變電站網絡組建技術方案，以環型拓撲結構為主，以線型網絡拓撲結構為輔，通過計算光在單位時間內做功情況，判斷設計方案的可靠性。當光單位時間內做功的數值小于光網絡單元最大限度接收信號的數值時，將降低數據傳輸精確性，出現數據傳輸失敗問題，致使設備處于斷電狀態[5,6]。

在基于EPON設計的電力通信系統中，光網絡單元處于變電臺區的中央控制區域。每臺光網絡單元用戶終端設備含有4個由以太網媒體接入控制器和物理接口收發器組成的接口，含有4個串行通信接口，通過匯聚核心層接口連接RS458/RS232接口與接收信息處理的輸出設備。變電站所需的光傳輸設備容量為10 GB，光路頻帶寬度為2.5 GHz，設備的名稱、型號及相關數據如表1所示。通過光線路終端的千兆以太網接口與光傳輸設備的以太網接口連接，實現配電自動化遙控、遙測、遙信以及遙調4個功能，將接收信息處理的輸出設備采集的信息傳遞至控制系統，實時監測輸出設備。

表1 光傳輸設備參數

電力通信系統的網絡保護方式主要為環型拓撲結構和線型拓撲結構2種。采用環型拓撲網絡結構保護a變電站和b變電站，采用線型拓撲結構保護單通道線路，并對電力通信系統中的分光路器、光網絡單元、光纖配線架以及光傳輸設備等設備進行總體結構設計。

使用24個無源光纖網絡接口的光線路終端，采用環型拓撲結構設計a變電站和b變電站，分別為A線+B線、B線+C線、B線+D線+E線+F線、G線+H線、I線+J線以及L線+M線。a變電站分為3條支線，分別為A1+A2、A3以及A4。b變電站分為4條支線，分別為B1、B2、B3以及B4。

根據電力通信系統中通信設備的設計與整體通信結構設計，主要設備參數為：光線路終端的光在單位時間內做的功為4.8 dB，光網絡單元的光模塊接收端光源的輸入光功率為-27 dB，光纜線路到局站后需與光端機相連的點虧損0.5 dB，焊接點損耗為0.08 dB，光纖分光器1∶2（10∶90）損耗為10.4 dB、1∶2（50∶50）損耗為5.8 dB、1∶4損耗7.8 為dB。電力通信系統中，各個線路的測試結果如表2所示。a變電站與b變電站的單位時間內光做的最大功損耗為22 dB，滿足冗余規則，最終測試得到的數據與根據公式在理想狀態下計算得到的數據差值在正常范圍，說明關于a變電站和b變電站設計的基于EPON的電力通信系統符合設計要求。

表2 各線路測試結果

3 配網方案的使用

應用EPON幫助電力通信系統構建更加直觀科學的網絡結構，集合了以太網技術和無源光纖網絡技術優勢，能夠管理維護系統中的機電設備，且兼容以太網，可實現供電公司建設的電網智能化工程、管理電力系統以及用電設備之間的切斷連接和接入設施。設計的網絡組建技術方案能夠滿足信息時代電網智能化工程的需求，在改變電壓場所、管理電力系統以及用電設備的切斷連接設施過程中，可實現在部分地區電力網交換傳輸設備系統網絡的多等級和多層次分級。

4 結 論

研究應用EPON設計電力通信系統的方案可行性，從核心層、分支網以及配電終端3個方面闡述設計方案的可靠性，結合電力通信系統的優勢與EPON的優勢共同構建新的網絡組建技術方案規劃。通過測試分析電力通信系統在配電網中的供電情況，證明融合EPON的電力通信系統能夠實現安全穩定供電，提高了供電效率，實現了配電自動化，改善了傳統電力通信網絡存在的安全性能較低等問題。