配电自动化通信解决方案.ppt

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1、1,配电自动化通信方案技术交流（四）,科大正信电气有限公司2013.3,2,内容提纲,3,PVS,PVS,CB,CB站内重合器和断路器 PVS柱上真空开关,配电开关元件组成图：,同处一个位置,配电网一次设备线缆图,PVS,PVS,PVS,电源A,电源B,I段,II段,III段,IV段,“手拉手”三开关四分段示意图：,重合器,环网柜,重合器,重合器,PVS柱上真空开关（重合器）,4,配电网一次设备线缆图,配电子站,PVS,10KV 母线,10kV配电线路上的开关,站内馈线开关,断路器,断路器,分支断路器,目前先进的配网自动化系统的构成由配电线路、重合器、分段器、断路器、通信、配网子站和主站几部分

2、构成。各种开关设备是配电网网自动化的核心部分。,5,SPS,PVS,RTU,SPS,PVS,RTU,CB,CB站内重合器和断路器PVS柱上真空开关SPS-电源变电器RTU一体型远方终端,配电开关元件组成图,同处一个位置,配网自动化终端设备组网图,RTU通过并联的方式接入配电线路中的柱上真空开关两级，负责采集PVS来电、掉电（断开、闭合）的状态信息，并通过PVS多次闭合、断开操作，确定有故障的配电线路。最后由RTU将线路故障通过通信网络上报到配网自动化主站系统。,各个配变终端（RTU、DTU、FTU）放置在电力一次设备的旁边，负责参数的采集和监控,6,PVS,PVS,PVS,电源A,电源B,I段

3、,II段,III段,IV段,“手拉手”三开关四分段示意图,重合器,FTU,环网柜,配网自动化终端,DTU通过并联的方式接入重合器两级。当PVS多级断开、闭合确定了I、II、III、IV哪些段出现故障侧后，相应的FTU将主站的断开命令下达到重合器。环网柜内DTU将根据故障情况，操作另一端PVS闭合，实现供电故障倒换。,DTU,FTU,重合器,重合器,7,SPS,配电子站,环网柜监控,FTU,TTU,PVS,配电线,RTU,10KV 母线,FTU,配电子站,配电线,10KV 母线,10kV配电线路图,配网自动化终端,FTU则是装设在10kV断路器、负荷开关、分段开关旁，对各种柱上开关设备所在的线路

4、的电器参数进行监控和采集。TTU则是装设在配电变压器、箱变等变压器设备旁，监测变压器运行状况的终端装置。,8,配网自动化通信的作用,要实现配电网自动化系统，通信建设是一个关键环节。那么配网自动化通信的作用是什么呢？,配网自动化对通信通信的作用,由此可见，配网通信是配网自动化的基础。要实现配网自动化，通信的建设就不容忽视。如何建设适合配网自动化的通信系统是我们这篇胶片讨论的主题。,9,配网自动化通信要求,通信可靠,配电终端常暴露在室外，要求通信系统在恶劣环境下能可靠地工作，并且对于重要信息点须实施链路冗余保护。,配网通信终端数量众多、信息采集点面广量大。通信线缆应该尽可能利用原有配电电缆管道，避

5、免重新开掘，节省大量成本。,通信组网方式应该尽可能遵循原有配电线缆的网络结构，实现配变终端与通信设备的位置趋于一致。,进线监视、10kV开闭所、变电站监控和馈线自动化对速率的要求最高；其次是公用配变的巡检和负荷监控系统；远方抄表和计费自动化对速率要求最低。,配网通信网随着城市的发展规模不断扩大，其信息采集点具有不可一次预测性，因此要求通信网络具备高度适应性和扩展性。,投资经济,组网规范,通信速率,扩展性强,配网自动化在选择通信方式的时候要结合自身的特点。从前面的配网通信结构和终端的数量、分布等特点，得出配网自动化通信的要求：,配电通信系统构成,配电通信系统分为骨干层和接入层。其中，配电通信系统

6、可利用专网或公网，配电主站与配电子站之间的通信通道为骨干层通信网络；配电主站（子站）至配电终端的通信通道为接入层通信网络。（1）骨干层通信网络原则上应采用光纤传输网，在条件不具备的特殊情况下，也可采用其它专网通信方式作为补充。骨干层网络应具备路由迂回能力和较高的生存性。（2）接入层通信网络应因地制宜，可综合采用光纤专网、配电线载波、无线等多种通信方式。采用多种通信方式时应实现多种方式的统一接入、统一接口规范和统一管理，并支持以太网和标准串行通信接口。,配电通信系统接入层实现方式,配电通信接入层实现方式主要包括光纤专网、配电线载波、无线专网和无线公网。其中：（1）光纤专网通信方式宜选择以太网无源

7、光网络、工业以太网等光纤以太网技术；（2）配电线载波通信方式可选择电缆屏蔽层载波等技术；（3）无线专网通信方式宜选择符合国际标准、多厂家支持的宽带技术；（4）无线公网通信方式宜选择 GPRS/CDMA/3G 通信技术。,配电自动化对通信系统的基本要求,基本要求 应根据实施区域具体情况选择适宜的通信方式，实现规范接入。配电通信系统的建设和改造应充分利用现有通信资源，完善配电通信基础设施，避免重复建设。在满足现有配电自动化系统需求的前提下，充分考虑业务综合应用和通信技术发展前景，统一规划、分步实施、适度超前；,配电自动化对通信系统的要求,配电自动化对通信系统的基本要求,对于配置有遥控功能的配电自动

8、化区域应优先采用光纤专网通信方式，可以选用无源光网络等成熟通信技术。依赖通信实现故障自动隔离的馈线自动化区域采用光纤专网通信方式，满足实时响应需要；对于配置“两遥”或故障指示器的情形，可以采用其它有效的通信方式；全面确保通信系统满足安全防护要求，必须遵循公司中低压配电网自动化系统安全防护补充规定（试行）（国家电网调2011168 号）标准，所有通信方式，包括光纤专网通信在内，对于遥控须使用认证加密技术进行安全防护。,配电自动化对通信系统的要求,配电自动化对通信系统的要求,配电自动化骨干通信网的要求 配电自动化骨干通信网应优先采用光传输网络，并充分利用光传输网络链路层和业务层的保护功能，形成具有

9、动态路由迂回能力的IP网络，与其它应用系统共享通信网络时，骨干通信网应具备支持虚拟专网（VPN）能力。配电自动化对10kV通信接入网的要求 10kV通信接入网可采用光纤专网、电力线通信、无线通信等多种通信方式，并应同步考虑通信网络管理系统的建设、扩容和改造，实现对配电通信系统的统一管理。,15,内容提纲,16,配网自动化通信传统方式,有线通信,无线通信,PLC（电力载波通信），通信介质：电力线,光纤通信（光纤RS-232猫），通信介质：光纤,现场总线（485、CAN等），通信介质：屏蔽双绞线,音频专线（PCM设备），通信介质：音频线缆,230MHz无线微波专用数传网,GPRS/CDMA/EDG

10、E,3G（TDSCDMA/CDMA2000/WCDMA),传统通信方式,配网自动化的通信要求非常严格，选择适合配网自动化通信要求的通信方式是建设的第一步。那么传统的配网自动化通信方式有哪些呢？它们能否符合配网自动化通信的要求呢？最佳的配网通信方案又是什么呢？,17,配网自动化传统通信-RS232光猫,光猫（Modem）通信是早期的配电自动化通信系统建设中常用的一种光纤通信技术，利用配电子站附近的光纤接入，各子站通过光猫和就近的开闭所相连接，而其他开闭所则通过RS232和前一开闭所线缆级联，由此完成所有开闭所的接入。,优点：1）突破了传统RS232/485的传输距离2）支持环网保护3）施工简单缺

11、点：1）接入速率较低，一般在120kbit/s2）不具备抗多点失效性。,18,配网自动化传统通信-SDH,SDH在传统电力传输网中的应用非常广泛。作为传统的通信手段之一，SDH的优点非常突出，它以优异的性能和为电力通信提供了一个健壮的平台。但是，在配电网中，SDH应用的缺点和它的优点一样的突出。,优点：1）高带宽。2）多种环网保护协议3）光纤通信方式缺点：1）工作环境要求高2）高带宽同时带来了带宽的浪费。3）施工难度大，实现困难。4）成本投入不切实际,19,配网传统通信方式-交换机,工业以太网交换机在电力通信网络中有着较为良好的应用基础，交换机组网有着高带宽、环网保护、IP化的趋势等等优点。但

12、是在配电网自动化通信中，点到多点通信、扩容性、抗多点失效等要求使得交换组网在应对时显得捉襟见肘。,20,配网自动化传统通信-传统载波系统,PLC利用电力架空明线或地理电缆通过配电载波设备来传递信号，其优点是可用现有的配电线路传输不需另铺线路，而且便于管理。缺点是：数据传输速率较低；容易受到干扰、非线性失真和信道交叉调制的影响，并且与其他通信方式兼容性不好。,21,配网传统通信方式-230MHz,230MHz是微波通讯的一种，属于超短波通信方式。采用行业专网专用频段，通过微波实现信号传输。,优点：1）可节省线路投资2）组网灵活，对环境要求不高。缺点：1）覆盖范围受限2）无线通信存在干扰问题3）带

13、宽不能满足配网通信需求,22,配网传统通信方式-GPRS,GPRS通信方式目前在一遥配电自动化中应用广泛，它依靠租借驻地移动运营商的无线资源组建电力无线专网，这种方式不需要电力投资线缆资源，而且组网灵活。,优点：1）基础资源丰富，不需要投资线路建设。2）组网灵活缺点：1）带宽较低，最大带宽114Kbps，很难满足配网终端接入需求。2）实时性和扩展性较差受制于运营商3）维护困难,几种通信方式的比较,24,内容提纲,主站到变电站的通信组网-骨干网变电站到终端的通信组网-接入网骨干网：光纤自愈环网接入网：光纤、中压载波、无线公网、无线专线等多种通信方式,现阶段配电网通信解决方案,通信方案的选择与建设

14、主要配电网通信技术,配电网自动化对通信系统的要求,（1）覆盖全部配电终端；（2）充分利用现有通信资源，统一规划、分步实施、适度超前；（3）以电力通信专网为主，公网为辅，可采用光纤专网、配电线载波、无线通信（专网、公网）等多种通信方式；（4）为保证一次设备的安全运行，遥控功能必须采用专网通信方式；,配电网自动化通信组网方案,需实现三遥的配电点宜采用光纤通信，以电力载波作为补充；主干光缆宜沿着变电站之间线路建设，接入光缆的敷设方式根据具体情况分别以链路或环路接入，具有条件的优先采用成环接入；光纤通信组网宜采用工业级别的以太网设备，采用骨干(汇聚)层、接入层的分层组网模式；对采用公网无线通信作为信息

15、传送通道时，应建立电力专用VPN通道，且不应传送“遥控”信息，接入配电主站系统时，应充分考虑公网与电力专网的安全隔离措施。,基于GPRS的准实时系统,基于GPRS的配网自动化系统，GPRS的永远在线不一定100%能得到保证，基于GPRS的配网自动化系统定位为一个准实时系统。配网SCADA系统，必须保证历史数据的完整性。配电监控终端的历史数据存储功能。装置能存储带时标的曲线数据（一般为5分钟一个采样点）和报表数据（一般为1小时/1天一个采样点），要求能保存7天以上的数据。对主站计算机系统，也要有区别于调度SCADA系统的历史数据采样和处理机制。,光纤专网通信技术,有源光网络通信：局端设备（CE）

16、和远端设备（RE）之间，通过有源光传输设备相连，在节点和节点之间需要经过光-电-光的转换；缺点：点对点结构纤芯资源浪费、无法抗多点失效、扩容复杂。无源光网络通信：无源光网络在光分支点安装光分支器，可实现多叉树型拓扑结构下的纯光纤网络中实现高速的光纤通信；目前应用的无源光网络主要是以太无源光网络（EPON）技术，EPON采用点到多点结构、无源光纤传输，在以太网之上提供多种业务；具有低成本、高带宽、扩展性强、灵活快速的服务重组以及方便与现有以太网兼容等特点。,配电网自动化通信组网方案,配电网通信骨干层宜充分利用输电网的光纤通信网络资源，变电站宜采用100M/1000M的汇聚设备，汇聚众多通信终端设

17、备的数据信息；接入层宜因地制宜的采用光纤、载波、无线等通信方式,主站到变电站/子站的通信组网,数据网、SDH：,主站至变电站的光纤通信网络,变电站/子站到终端通信组网方式：光纤,光纤自愈环、光纤以太网、有源光网络：,变电站/子站到终端通信组网方式：EPON,适用于纯电缆线路、纯架空线路、架空电缆混合线路的通信组网建设,变电站/子站到终端通信组网方式：载波,配电网自动化光纤和3G通信组网方案,配电自动化一种简易实用的新思路,适用于单辐射或单联络的配电一次网架，如农村架空线路；没有可靠的通信手段，采用GPRS+载波相结合的通信方式；能实现对线路的运行监控，实时性要求不高；能实现就地故障隔离和供电恢

18、复；FTU同时起重合控制器的作用（针对负荷开关）；缺点：需要变电站出线开关多次重合闸。,光纤差动技术在配电自动化中的应用,FTU,FTU,FTU,FTU,FTU,相邻FTU通过光纤通信，实现差动计算；FTU有保护输出启动跳闸，分段开关使用短路器；能实现对线路的运行监控；能快速实现就地故障隔离和供电恢复；不需要变电站出线开关跳闸。,自动隔离故障分支,故障自动隔离和转供,40,通过对传统配网通信手段的分析，结合配电网的实际情况，目前配网自动化通信最终将以光纤+载波为主，其它通信方式为辅。,配电网主要通信信道最终方式选择,配网自动化对两种通信方式有哪些具体要求呢？,41,配网自动光纤通信面临的问题,

19、一、点到多点通信由配网自动化终端数量和分布的特点决定，传统点到点的光纤通信方式在配网中并不适用。二、分光设备对环境因素不敏感由电力配网特点决定了，在线路上在户外不可能有很好的工作环境。三、带宽能够满足配网自动化需求四、终端设备工业级设计包括环境适应性、供电等因素。五、网络扩展性好扩展不影响整网架构。频繁的网络架构变化显然是配网通信所不能允许的。,42,配网自动载波通信面临的问题,一、线路负载不均衡。由于用户负荷投切存在随机性，造成线路阻抗的极大不稳定性；二、信号传输特性不稳定；配电网分叉、“T”接点太多，信号在注入同一条母线的线路后衰耗严重；信号传输特性不稳定；三、抗干扰能力强；由电力系统、用

20、户设备引起的各种干扰全部进入配电载波通信网；四、传输速率能满足配网自动化的实时要求；五、终端设备工业级设计；包括环境适应性、雷击、供电等因素。,43,内容提纲,一、EPON技术简介,EPON技术简述,EPON：基于以太网无源（光的传输及分配无需电源）光网络，是一种采用点到多点（P2MP）结构的单纤数据双向传输的光纤通信技术。,主干光缆,OLT,ONU2,ONU3,ONU4,ONU5,POS(分光器),单芯传输,ONU1,EPON技术特性：1.在物理结构和数据流上均实现了点到多点；2.在光传输上使用无源分光器（无需电源）；3.采用WDM（波分复用）技术实现单纤双向传输。,EPON技术简述波分复用

21、,EPON单纤双向波分复用技术,分光器外观,OpticalMux,OpticalMux,两个波长的信号同时在一根光纤中传输，互不干扰,1490nm,1310nm,单芯,发送和接收在一根光纤中采用不同波长传输：发送：1490nm、1550nm（CATV信号）接收：1310nm,光功率均分示意：,OLT,均分,OLT,光功率非均分示意：,EPON技术简述分光器的使用说明,分光交接箱,铠甲型分光器（1：16、1：32）,法兰机架式分光器,户外型分光器,PON网络中，每个ONU可以接受到OLT所有下行数据，但ONU只根据下行数据的LLID标识信息接收属于自己的数据，丢弃其他的数据。,以太网帧,分光器,

22、业务一,业务二,业务三,OLT,ONU1,ONU2,ONU3,OLTONU下行通信示意图,EPON关键技术下行通信原理,EPON关键技术上行通信原理,分光器,业务一,业务二,业务三,每个ONU在各自预定时隙发送光信号。所有ONU的光信号通过ODN采用时分复用方式合成。时隙的预定靠OLT与ONU的距离判定分配。,ONUOLT上行通信示意图,OLT,ONU1,ONU2,ONU3,51,51,示意：ONU自动注册可实现即插即用,MPCP（多点控制协议）主要功能：1、ONU的自动发现和加入、测距、报告链路拥塞情况；2、在原有的以太网CSMA/CD基础上引入了新的MAC控制信息，3、OLT使用GATE和

23、REPORT消息实现时钟同步和时隙分配,REGISTER和ACK信息用来控制自动注册和应答过程。,OLT,ONU4,ONU1,发现时间窗口,发现时间窗口,注册请求：MAC地址,注册请求：MAC地址,注册:LLID,注册：LLID,注册确认,注册确认,ONU2,ONU3,EPON关键技术MPCP协议功能,52,DBA（动态带宽分配，Dynamically Bandwidth Assignment）：一种能在微秒或毫秒级的时间间隔内完成对上行带宽的动态分配的机制。,带宽控制(优先级从高到低)加速转发型，支持对端到端延时敏感和需要带宽保证的业务，如串口232/485业务。确定转发型，支持对延时不敏感

24、但是要求带宽保证的业务，如以太业务。尽力而为型，支持对端到端延时不敏感且不需求带宽保证的业务，如一般业务。,OLT,ONU1,ONU2,P0,P1,P2,远动业务,视频监控,其他业务,ONU内部调度,询问带宽需求,询问带宽需求,报告带宽需求,报告带宽需求,分配时隙,根据DBA算法分配每个ONU的带宽,分配时隙,1,ONU从接收到重新分配时隙消息的下一周期开始以新的时隙长度发送数据队列，优先发送高优先级的业务直到本周期内的时隙被填满。,根据业务优先级实现队列,ONU1重新被分配后的时隙长度,带宽需求发生变化,EPON关键技术DBA机制作用,53,53,业务安全性1）OLT/ONU支持802.1Q

25、 Vlan，接入ONU上的不同业务可以通过Vlan进行业务隔离。2）二层Qos技术可以配合EPON系统工作，保证不同用户业务的传输。数据安全性1）下行（OLTONU）采用1490nm波长，上行（ONUOLT）采用1310nm波长保证 上下行数据无冲突。2）数据传输过程中支持数据AES-128位加密，保证数据在传输过程中的安全性。,远动业务VLAN1,远动业务VLAN1,OLT,ONU1,ONU2,1490nm,1310nm,视频监控VLAN2,不在同一VLAN下抛弃数据帧,视频监控VLAN2,远动控制中心,视频控制中心,1,2,1,2,1,2,1,1,2,2,1,2,1,2,1,2,1,2,E

26、PON数据传输安全性,54,54,OLT,ONU,分光器,ONU,ONU,ONU,（1）基础树形,1：n均分,OLT,ONU,分光器,（3）全冗余保护树形,1：n均分,ONU,ONU,ONU,分光器,1：n均分,双PON口ONU,双PON口ONU,双PON口ONU,双PON口ONU,主PON口,备用PON口,OLT,ONU,分光器,ONU,ONU,ONU,（2）主干保护树形,2：n均分,主PON口,备用PON口,OLT,ONU,分光器,ONU,ONU,ONU,（4）总线型（链型）,1：2非均分,分光器,分光器,分光器,OLT,ONU,分光器,ONU,ONU,ONU,（5）全保护总线型（链型）,

27、1：2非均分,分光器,分光器,分光器,分光器,分光器,分光器,分光器,双PON口ONU,双PON口ONU,双PON口ONU,双PON口ONU,主PON口,备用PON口,EPON设备组网拓扑形式,55,一、P2MP通信方式。通过EPON分光器可以形成点到多点网络模式，适应复杂的线路资源情况。二、无源分光。EPON分光器不需要电源，对恶劣的环境的适应能力非常强，工作稳定、不易损坏。三、灵活的扩展能力。EPON网络在扩展新终端和新线路的时候对网络的影响很小，无源分光器的设计使EPON网络扩容变得简单、灵活。四、各ONU采用并联方式接入。单点或多点故障不影响系统稳定运行。五、强大的网管功能。管理到ON

28、U的PON的每个端口业务。,EPON系统的优势恰恰满足配电网自动化光纤通信的要求，那么使用EPON技术构建配网自动化通信是否可行呢？,EPON系统优势简述,二、EPON技术用于配电网通信可行性分析,1、EPON系统用于配网通信-组网结构分析2、EPON系统用于配网通信设备使用环境要求分析3、EPON系统用于配网通信-带宽要求分析4、EPON系统用于配网通信-链路保护和抗单/多点失效分析5、EPON系统用于配网通信-业务隔离及数据安全可行性分析 6、EPON系统用于配网通信-网络扩容分析,EPON技术用于配电网通信可行性分析,电力配电网中电缆的组网结构如下所示：,手拉手环网,单电源辐射网,此方式

29、在农村电网占主导地位。线路单电源供电，接线简单、建设投资较少。当线路或设备故障、检修时，用户停电范围大，系统供电可靠性较差。主干线路一般要求分段，供电半径约为35 km。,在城网供电多为双电源方式 通过主干线路末端之间的直接联络，实行环网接线，开环运行，大大提高了供电可靠性。,（1）组网结构分析,双电源双T网,双变压器接线，具有形接线的优点，节省电力电缆的用量，运行方式灵活，又使变压器和低压配电系统有备用，接线可靠性高。,通信光网络组网结构如何适应以上配电网线路网络结构？,（1）组网结构分析,60,链型组网,全链路保护,EPON系统组网符合配电网线路网络结构,全链路保护,单电源辐射网,双电源双

30、T网,手拉手环网,（1）组网结构分析,61,环网柜监控,TTU,配电线,FTU,配电线,配电网主站,同处一个位置,交换机,OLT,OLT,ONU1,ONU2,ONU3,ONU4,SDH/MSTP传输网,（1）组网结构分析,（2）设备使用环境要求分析,（2）设备使用环境要求分析,EPON可提供上下1.25Gbps对称的通信速率，随着未来的通信需要可扩容至10Gbps。,现有配电网通信终端（FTU/DTU/RTU）的通信接口以RS232/485为主，少量产品具备以太（RJ45)口，随着以太网技术应用的不断发展，近年的配网自动化通信终端接口正慢慢朝Ethernet（RJ45)过渡，并最终会取代绝大部

31、分的电力通信设备的接口。,（3）带宽要求分析,65,子站A OLT,SNMP网管,RS-485,RS-232,RJ-45,子站B OLT,当ONU检测到主干主用光纤中断或多条分支主用光纤失效时能迅速切换到备用光纤上工作。,主干主用光纤中断,分支主用光纤中断,备用PON口启动,备用PON口启动,链路保护：主干光纤1+1保护；支路1+1保护,（4）链路保护和抗单/多节点失效分析,66,子站A OLT,SNMP网管,RS-485,RS-232,RJ-45,子站B OLT,PON口损坏,设备死机,多台设备失效，不影响其他节点正常使用，系统正常运行。,突然掉电,备用PON口启动,多点故障：设备死机或突然

32、掉电、PON光口损坏。,（4）链路保护和抗单/多节点失效分析,EPON上行采用TDMA方式。各ONU只在属于自己的时隙内发送数据，避免了数据的碰撞，实现通道的隔离。在OLT侧和ONU侧的VLAN划分，实现业务逻辑的隔离、保障信息只会在两端之间实现，传输是安全的。在EPON的上行和下行数据中对业务数据进行三重搅动和AES-128两种方式的加密，并定期更新密钥；防止非法的ONU获取数据。ONU注册认证功能。屏蔽非法ONU的加入，进一步保证数据的安全性。ONU之间可以实现完全隔离，阻止双方的直接通信。保证了子站和终端之间端对端的数据传输和安全性的需求,（5）业务隔离及数据安全可行性分析,68,配电网

33、开闭所、环网柜、箱变等节点数量的不可精确预测性，要求配电网络根据实际节点数量的变化具备不断调整的能力。在扩容时具有方便性、经济性。,（6）网络扩容分析,69,PON系统只需更换光分路器，采用分路数更多地光分路器即可增加光方向,EPON通信系统设计之初预留光纤资源及光功率裕量，在主干光纤上采用非均分的无源分光器，保证将主要光功率留给下级扩容节点设备。对新增监测节点只需添加分光器和ONU，即实现网络的扩容。分光器价格便宜，扩容成本低廉,（6）网络扩容分析,70,光接口板及SFP光模块的价格一般为无源分光器的5倍以上。单台工业交换机、小型SDH/MSTP设备的成本一般为ONU设备的5倍以上。配电网监

34、测节点数量巨大，采用EPON组建配电网自动化通信系统，能最大限度节省投资成本。,扩容经济性分析,工业交换机,SDH/MSTP,（6）网络扩容分析,通过上述的分析、对比，我们可以得出如下结论：使用EPON技术是配网子站到控制终端，这个配电网层面中光纤通信方式的最佳通信选择！,三、EPON设备简介,9U高，19英寸宽，为立式机框。12个业务插板槽位，2个控制交换插板槽位，2个电源槽位，以及3个风扇盘。最多可高达44个GEPON端口，以1:64的光分比计，每机框最多可接入2816个ONU。CSM2交换能力为双向176Gbps，背板交换能力为双向352Gbps。,OLT简介,科大智能公司根据电力行业的

35、特性专门研制的电力行业ONU，目前可提供多款型号CSG S1202、CSG 1201、CSG 1221。EPON标配端口由三个部分组成：4个百兆以太网RJ45端口，1（或2）个PON口，4个RS232/RS485串口，此外，在EPON的侧面提供了一个接地柱、两个3-PIN电源插座、一个调试串口和一个电源报警接口。,电力ONU简介,75,EPON通信半径满足电力配用电网的覆盖范围。,单电源辐射网主干线路一般要求分段，供电半径约为35 km。,手拉手环网供电半径约10 km。双电源方式 通过主干线路末端之间的直接联络，实行环网接线，开环运行,产品优势1长距离、高带宽,电力小区,Internet,电

36、表,集中器,PHONE,PC,语音网络,配电主站系统,MIS网络,语音网关,外网网关,NGN,电力业务系统,IP 分组网,SDH传输网络,VoIP业务流,数据业务流,电力串行业务流,电力串行业务流,广播电视流,EPON技术支持以太数据、串行数据、视频、语音业务,能真正实现多网融合。,产品优势2真正的多网融合,产品优势3点到多点，节省宝贵的电力光纤,PON结构在传输途中不需电源，易铺设，免维护，减少光传输维护工作量。无源光网络是纯介质网络，彻底避免了电磁干扰和雷电影响，极适合电力配网应用环境扩容灵活方便，适合电力配用电网络不断发展壮大的状况。,产品优势4无源分光器，安全可靠,OLT和ONT上均有

37、两个EPON接口。OLT的GPON接口要工作在1:1模式下。此种保护方式是一种全网保护光纤倒换方式，OLT与ONU之间有完全不同的两条通路，可以保证各种故障都得到恢复。当ONU的主用PON口或用户线路故障时，ONU会自动将业务倒换到备用PON口上，业务通过备用线路和OLT的备份端口上行。业务基本不会中断。,产品优势5全保护光纤倒换方式,跨板卡保护（CSG S8500）,板卡内保护（CSG S8500）,PON冗余保护（CSG S8500）,产品优势5PON的保护倒换,用户1,主站系统,配电子站1,OLT,采集网管,主站交换机,VLAN1,VLAN4,VLAN7,PC,采集器,用户2,用户3,V

38、LAN1,VLAN2,VLAN3,配电子站2,配电子站3,VLAN7,VLAN8,VLAN9,VLAN1,VLAN2,VLAN3,VLAN1,VLAN2,VLAN3,VLAN1,VLAN2,VLAN3,VLAN2,VLAN5,VLAN8,VLAN3,VLAN6,VLAN9,VLAN6,VLAN4,VLAN5,OLT透传VLAN业务即可,EPON上行采用TDMA方式。各ONU只在属于自己的时隙内发送数据，避免了数据的碰撞，实现通道的隔离。在OLT侧和ONU侧的VLAN划分，实现业务逻辑的隔离、保障信息只会在两端之间实现，传输是安全的。在EPON的上行和下行数据中对业务数据进行三重搅动和AES-1

39、28两种方式的加密，并定期更新密钥；防止非法的ONU获取数据。ONU注册认证功能。屏蔽非法ONU的加入，进一步保证数据的安全性。ONU之间可以实现完全隔离，阻止双方的直接通信。,产品优势6明确业务分界点,产品优势7工业级ONU设计,、支持OLTONU远程设备的端到端管理和维护;、ONU即插即用，无须配置和维护，局端统一管理和维护。、综合接入，全面网管；与所有接入网设备可共用一套网管，节省网管投资。,产品优势8综合接入、全面网管,城域网,NMS网管,GE,接入网,GE,分光器,楼道,双上联保护,产品优势9双上联保护,ONU发生故障后，可以无缝更换ONU，只需要更改ONU的MAC地址即可，所有配置

40、信息不需要重新配置：1 减少了外线人员的维护压力；2 减少了配置上的麻烦配置；3 实现了ONU 的无缝更换和维修；,产品优势10ONU无缝更换,86,业务类型和设备类型业务类型：电力EPON系统承载的业务：以太网/IP业务和RS232/485串口业务。可选支持业务（语音业务、视频监控业务）、TDM业务等。OLT设备类型：OLT设备分为机架式、盒式两种。具有二个或者多个PON接口，提供以太网GE上联接口。支持环路保护协议。ONU设备类型：根据配电网业务需求，规定以下ONU类型：抄表应用ONU：具有1或4个FE以太网接口及一个或两个PON接口。二次设备（变压器/FTU）监控应用ONU：具有1或4个

41、FE以太网接口，1或4个RS232/485接口；具有两个PON接口。,支持的通信协议或规约 EPON系统须支持IEC60870-5-101、IEC60870-5-104、CDT、DNP、ModBus等多种电力通信规约（透传）。,电力行业对EPON设备要求的简要说明,87,内容提纲,一、载波技术简介,89,89,中压载波技术简述,电力载波是将模拟信号或数字信号经合适的调制方式，调制到一定的频段，通过交流或直流输电线路传送信号的通信方式。中压载波技术是20世纪90年代开始兴起的一种新技术，其区别于传统意义上的的大载波。主要运用现代数字通信、微电子等相关领域的最新研究成果，根据配电网结构特点和电力线

42、数字信号在配电网上运行传输的特点而研制的。,90,载波信号调制技术,调制和解调在一个通信系统中是一个及其重要的部分。国内在电力线载波机中，模拟式载波机一般采用单边带调幅模拟调制，全数字载波机一般采用数字调相技术。,幅度调制技术（ASK）,相位调制技术（PSK）,频率调制技术（FSK）,91,电力线传输模型,10KV电力线路存在信号T节点较多，分属变压器节点较多，供电网络在小范围内比较密集等特点,中压载波通信中，线路分布电容、变压器等效电容都是对中压载波信号传输产生影响的重要因素，而且通信频率越高，信号衰耗越敏感。,92,中压电力线载波分类,宽带电力线载波，通信频率大于500KHZ优点：通信速率

43、高；缺点：传输距离近，抗干扰能力差窄带电力线载波，通信频率小于500KHZ优点：传输距离远，抗衰减能力较强缺点：通信速率较低,93,FDMA电力线载波,FDMA（Frequency Division Multiple Access）是数据通信中的一种技术，即不同的用户分配在时隙相同而频率不同的信道上。按照这种技术，把在频分多路传输系统中集中控制的频段根据要求分配给用户。,传统载波技术,FDMA载波技术,94,94,中压载波技术简述耦合（一）,耦合技术作为载波通信技术的重要组成部分，是将电力线载波信号放置到电力线中的收到和方式。,便捷,高效,安全,安装便捷，作为一次设备，电力工程人员在带电或者不

44、带电情况下能方便安装。,耦合装置要尽量减少信号耦合到线路上的耦合效率，减小信号传输过程中的衰减,可靠,安装环境比较恶劣，在防雷、防潮等方面要保证设备的可靠性。,直接接入一次线路，安全等级要足够高和可靠。,95,中压载波技术简述耦合（二）,根据现场使用情况，载波通信有以下三种耦合方式,相相耦合方式运行较为可靠，衰耗较小，但比相地耦合方式要多用两套耦合设备（每侧各多用一套），所以成本较高,相地耦合方式比较简单，所用设备少，成本低，能够满足一般载波通信的要求,地地耦合方式通道衰耗较大，但是安装简单，成本更低，使用安全性较高。,96,96,中压载波拓扑结构,线性载波网络，结构比较单一，网络可靠性较低（

45、使用传输距离较远，可靠性要求不高运用场所）,星形载波网络结构比单一，网络可靠性较高（使用传输距离较近，载波节点覆盖较少）,网形载波网络结构负载，网络可靠性很高（使用传输距离较近，载波节点覆盖密集）,97,中压载波的全双工通信技术,传统载波采用单链路半双工通信模式1、内部采用广播通信模式；2、业务数据实行轮训查询模式；3、不支持点到点的通信业务；4、通信实时性不高；5、不支持平衡规约；,FDMA载波采用多链路全双工通信模式1、启用路由机制，实行数据的点到点通信、广播、组播等多重模式；2、支持平衡规约，通信数据实时上报；3、通信实时性很高；4、具有主备通信通道，可靠性提高；5、支持多重通信业务的承

46、载，可支持IPV4协议栈，QOS和防火墙等网络协议,二、载波通信技术分析,载波系统组网符合配电网线路网络结构,载波组网分析,通道结构：配网终端分布是安装电力线分布走向安装类型：中压载波具有符合多种现场的耦合器安装模式组网模式：在配网终端密集型区域，从载波节点安装密集，有 利于通信组网的节点要求；,100,1、架空线路：利用一体化电容式耦合器2、电缆：利用电感式耦合器3、混合线路：电容耦合器电感耦合器模式,配电电缆以架空线、电缆或者架空电缆的混合结构方式,通道建设分析,中压架空线终端间距离小于100KM电缆式终端通信距离小于10KM,配电网线路资源情况：断路器、配电变压器、分段开关、负荷开关、配

47、电网监测终端是沿着配电电缆分布。,101,载波通信系统典型运用方案(1),耦合器类型：电容式耦合器,载波产品在架空线路上的应用,耦合器类型：注入式耦合器,载波通信系统典型运用方案(2),耦合器类型：卡接式耦合器,载波通信系统典型运用方案(3),104,载波通信系统典型运用方案(4),耦合器类型：注入式耦合器、卡接式耦合器,载波产品在混合线路上的应用,105,载波通信系统典型运用方案(5),目的：为了消除一次线路的通断对载波信道的影响，在一次线路 开关处加入桥接设备连接方式：,106,单个配网终端的通信带宽需要:,通信子站带宽要求：,通信速率分析,107,通信速率分析,中压数字载波系统可提供37

48、.5Kbps对称的通信速率，向可以提供12.5kbps的通信速率,窄带电力线载波通信基于FDMA和全双工通信技术，完全可以满足配网系统实现遥控、遥测、遥信的“三遥”通信要求。,108,载波核心技术,噪声平衡处理技术,数字纠错技术,智能组网技术,通道复用技术,综合网管技术,中压电网中，由于负载投切比较随意，导致输出线路负载和背景噪音波动较大，噪音平衡技术可以很好的匹配线路输出负载和线路噪音，使得等效负责和噪音维持在可控范围内。,电网运行过程中，用户设备产生的瞬时干扰会导致通信系统短时间通信误码，通过数字纠错技术可以重新找回已经误码的通信数据。,通信系统中，由于设备运营状态和通信压力的过大，导致关

49、键节点设备通信压力过大，给通信系统带来不稳定的风险。智能组网技术可以通过网络内节点运行情况自动调制网络结果，使得网络运营状态得到均衡。,通道复用技术扩展了系统的通信通道，降低了由于通道污染导致的通信故障，同时也成倍的拓展了系统的通信速率。,综合网管系统可以通过管理平台集中监控系统中各通信节点的实时状态，也可以远程操控相关节点，降低通信系统的维护工作量。,三、载波设备,110,机架式载波设备,1U标准机架式载波机,标准机架结构，方便通信系统组屏安装具有双电源可靠性通信要求无风扇散热的工业化设计屏蔽金属壳设计,111,壁挂式载波设备,便捷安装方式，满足安装比较简单；具备室外安装条件；无风扇散热的工

50、业化设计；屏蔽金属壳设计；,壁挂式载波机,112,载波通信板卡,标准结构，体积小，适合安装环境较多；可作为DTU、FTU等设备的通信模块；具有标准通信接口；通信过程中，发热量较小；,113,载波通信耦合器产品,地埋电缆-卡接式耦合器,地埋电缆-注入式电感耦合器,地埋电缆-注入式电感耦合器,架空线-电容式耦合器,114,载波通信特点,安装使用便捷 系统维护成本低 系统适应场景多 数据传输距离远 数据通信可靠性高 系统通信实时性强,115,载波通信系统优势,1、它用高压输电线作传输介质，线路非常坚固。所以它是电路稳定运行的可靠保证。2、不论距离远近，所需投资较少。尤其是距离较长时，更显出它的优越性