用電信息采集系統(tǒng)EPON建設方案

1引言

改革開放30年，隨著電力體制市場化改革進程的不斷推進，做為關系國家能源安全和國民經濟命脈的國家電網公司提出了建設“一強三優(yōu)”的戰(zhàn)略目標。為建設可持續(xù)發(fā)展的和諧社會，更好的實現節(jié)能減排，階梯電價政策執(zhí)行的腳步已經邁近。而電力用戶用電信息的實時采集是此項政策實施的一個重要技術手段。

通過建設用戶用電信息采集系統(tǒng)，可以實現計量裝置在線監(jiān)測和用戶負荷、電量、電壓等重要信息的實時采集，可及時、完整、準確掌控電力用戶信息，為此作為用戶用電信息采集系統(tǒng)的3個重要部分，業(yè)務主站系統(tǒng)、用戶信息采集、數據通信系統(tǒng)在建設之中要充分考慮如何滿足用戶用電數據實時采集的需求，其中數據通信系統(tǒng)做為用戶用電數據的傳輸通道更為關鍵，需要選擇最合適的技術手段，從而確保用戶用電信息采集安全、可靠、準確的運行。

2不同數據傳輸技術比較

前期部分網省公司已經試點建設了用戶用電信息采集系統(tǒng)，其中在數據通信系統(tǒng)中的遠程通道主要采用GPRS/CDMA和230 MHz專網方式，這2種方式在保證系統(tǒng)通信可靠性、滿足實時性及安全性要求的角度考慮都會存在一些問題。GPRS/CDMA方式需要借助運營商的資源，將用戶用電信息在運營商的網絡上進行承載，存在一定的安全隱患，同時由于GPRS/CDMA和230 MHz在可靠性和滿足用戶用電信息實時性方面也存在問題，因此，對于用戶用電信息采集系統(tǒng)需要選擇一種運行安全可靠、能確保用戶用電信息數據實時傳輸的遠程通道。而光纖方式組網相對前2種方式，無論在保證系統(tǒng)通信可靠性，還是滿足實時性及安全性要求的方面都較為合適，由于用戶均處于電網的最末端，要全面采用點對點方式的光纖覆蓋，成本過高，為了節(jié)約投資，采用EPON技術做為用戶用電信息采集系統(tǒng)的遠程傳輸通信十分合適。

3 EPON技術簡介

目前，基于PON(無源光網絡)的實用技術主要有APON/BPON、GPON、EPON、WDM PON等幾種，其主要差異在于采用了不同的2層技術。為更好適應IP業(yè)務，第1英里以太網聯(lián)盟(EFMA)在2001年初，提出了在2層用以太網取代ATM的EPON技術，IEEE 802.3ah工作小組對其進行了標準化，可以支持1.25 Gbit/s對稱速率。隨著光器件的進一步成熟，IEEE將在2009年9月推出IEEE 802.3av 10 G EPON標準，速率可以提升到10 Gbit/s，并兼容1.25 G EPON。由于其將以太網技術與PON技術完美結合，因此，非常適合IP業(yè)務的寬帶接入技術。

EPON通過點到多點、單纖雙向的PON網絡來傳送Ethernet報文，EPON 鏈路層采用以太網技術，因此，報文封裝上無額外開銷。EPON的主要目的是充分利用PON的優(yōu)點，實現一個分布式以太網交換機的功能。EPON由3個部分組成：局端設備OLT(光線路終端)、終端設備ONU(光網絡單元)及由分光器及光纖組成的光分配網絡(ODN);可以認為OLT、ONU組成了1個分布式的以太網交換機。分光器不需要電源，是玻璃體，可以根據需要把輸入光分成不同比例的多個光，如1：2、1：4、1：32等，這種無源點對多點的分發(fā)結構構成了PON的主要優(yōu)點。

EPON使用G.652標準的單模光纖，下行波長為1 490 nm、上行波長為1 310 nm;鏈路層速率是上下行對稱各1.25 Gbit/s;PON網絡中光纖的長度在0.5～20 km。

EPON的主要標準由IEEE802.3ah-2004規(guī)定。運營商(如日本NTT、中國電信)在報文加密、OAM、DBA方面作了補充規(guī)定，并實現了EPON設備的互通。

EPON繼承了以太網的全部特性，可以采用基于以太網的VLAN技術、報文封裝和轉發(fā)技術、接入認證技術、DiffServ、隊列管理(PQ/WFQ)、擁塞控制WRED等技術靈活實現全IP化寬帶接入，提供接入安全和QoS保證。其特有的DBA和OAM實現，增強了用戶帶寬控制和可管理功能。

4 電力采集系統(tǒng)EPON系統(tǒng)建設方案

4.1 EPON技術適合電力采集系統(tǒng)應用

電力系統(tǒng)接入點分散、野外環(huán)境復雜、接入點擴容變化大，建設集抄和配電自動化網絡需要一套技術先進、穩(wěn)定可靠、擴展便捷、成本最優(yōu)的通信接入系統(tǒng)。EPON作為全IP化寬帶光纖接入系統(tǒng)，可以有星型、F型、一字型等多種組網方式，能很好滿足電力系統(tǒng)接入需求，EPON用電信息采集系統(tǒng)應用模型，如圖1所示。

圖1 EPON用電信息采集系統(tǒng)應用模型

無源光網絡可以很好工作于野外環(huán)境，對雷電、電磁波等干擾具有天然免疫能力;OLT放置于高壓變電所機房，沿變電站敷設光纜，采用總線型接入方式，通過分光器就近接入各變電站，總線型光纖接入方案實例，如圖2所示。

圖2 總線型光纖接入方案實例

當增加變電站時，可以就近從分光器引出分支光路接入，無需額外增加設備;對于可靠性要求高的接入環(huán)境，可以采用手拉手網絡，實現全光路保護，如圖3所示。

圖3 “手拉手”結構的全光纖保護組網

4.2 EPON部署方式建議

前面介紹了EPON技術的基本原理和技術特點，對于用戶用電信息采集系統(tǒng)如何應用EPON技術來組網是非常關鍵的，其中更要重點考慮組網的拓撲結構和設備(OLT)的作用，能夠適合各網省公司以及直轄市的采集系統(tǒng)應用部署模式有集中和分布2種形式。

主站集中部署僅在省公司部署一套主站系統(tǒng)，實現統(tǒng)一的通信接入平臺，直接采集全省范圍內的所有現場終端和表計，集中處理信息采集、數據存儲和業(yè)務應用，這種方式只適合用戶數較小區(qū)域;主站分布式部署，每個地市公司1套，由于低電壓等級變電站在市區(qū)數量眾多，如果所以ONU均直接連接到市公司的OLT上，由于數量多，會對網絡穩(wěn)定運行帶來影響，在電力行業(yè)的廣域網項目中，網絡劃分為核心、匯聚、接入3個層次。其中匯聚層非常關鍵，起到了承上啟下的作用，為此在用戶用電信息采集系統(tǒng)中必須根據3層架構進行組網，設置分布式多臺OLT分擔地市公司的負載。同時，為了確?？煽啃裕€可以將多臺OLT之間進行環(huán)網連接，實現一個可靠的保護。如圖4所示。