1、1,智能电网通信技术-EPON技术交流,广西新海通信科技有限公司,目录,2,3,EPON技术配网通信的解决方案,3,3,配电网系统由于覆盖面积广、技术实施手段多样化、系统建设周期长且难度较大，因此与发电、输电的发展相比，目前配电网的建设更为落后，停电事故的频繁发生及断电线路检修，严重影响人民生活和经济建设的发展，这与电力系统要求的配电网供电可靠性达到99%以上还相差甚远。,建设配电网自动化系统背景简介,建设配电网自动化系统是我国电力市场和经济建设的必然结果！,缩短全年停电时间对于电力经营者是一笔巨额财富收入！,建设配电网自动化系统的经济效益,如何建设 配电网自动化系统？,配电网自动化通信的作用
2、,实现配电网自动化系统，通信系统是一个重要组成部分，也是一个关键环节。配电网自动化系统与通信网络的关联好比车和路的关系。,4,通信系统,遥测、遥信（上行传输）,遥控、遥调（下行传输）,配电网自动化,“柱上开关”自动化接线图举例,5,线路电流/电压信息,配电网通信网络,终端,子站,主站,开/关控制,监控信息需要“配网自动化通信系统”上传，并接收主站控制命令。,配电自动化终端（二次设备）外观,6,室外RTU,FTU,室内无线DTU,配电网自动化终端（FTU/DTU/RTU）的通信接口以RS232/485为主，部分产品具备以太（RJ45)口。,FTU 是装设在馈线开关旁的开关监控装置。这些馈线开关指
3、的是户外的柱上开关，例如10kV线路上的断路器、负荷开关、分段开关等。一般来说，1台FTU要求能监控1台柱上开关，主要原因是柱上开关大多分散安装，若遇同杆架设情况，这时可以1台FTU监控两台柱上开关。TTU配变终端设备，监测并记录配电变压器运行工况，根据低压侧三相电压、电流采样值，每隔12分钟计算一次电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、功率因数、有功电能、无功电能等运行参数，记录并保存一段时间（一周或一个月）和典型日上述数组的整点值，电压、电流的最大值、最小值及其出现时间，供电中断时间及恢复时间，记录数据保存在装置的不挥发内存中，在装置断电时记录内容不丢失。配网主站通过通信系统定时读取
4、TTU测量值及历史记录，及时发现变压器过负荷及停电等运行问题，根据记录数据，统计分析电压合格率、供电可靠性以及负荷特性，并为负荷预测、配电网规划及事故分析提供基础数据。如不具备通信条件，使用掌上电脑每隔一周或一个月到现场读取记录，事后转存到配网主站或其它分析系统。TTU构成与FTU类似，由于只有数据采集、记录与通信功能，而无控制功能，结构要简单得多。DTU一般安装在常规的开闭所（站）、户外小型开闭所、环网柜、小型变电站、箱式变电站等处，完成对开关设备的位置信号、电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电能量等数据的采集与计算，对开关进行分合闸操作，实现对馈线开关的故障识别、隔离和对非故障区间
5、的恢复供电。部分DTU还具备保护和备用电源自动投入的功能。,配电自动化终端（二次设备）,配电网自动化通信结构图,8,传统配电网自动化通信-PLC,9,PLC利用电力架空明线或地埋电缆，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：电力线环境带来严重信号衰减、噪声干扰及输入阻抗不匹配，制约信号传输距离，不适于信号远距离传输。,220/380 V低压载波信号,10kV中压载波信号,RS-232/485 串口信号,采集终端,采集终端,采集终端,台区变压器,集中器,子站,主站系统,传统配电网自动化通信-SDH,10,优点：1）高带宽。2）多种环网保护协议
6、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,传统配电网自动化通信-光传输,传统配电网自动化通信方式-交换机,11,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，具备高带宽、环网保护、IP化趋势等优点。 但在配电网自动化通信中，交换机环型组网对配电网光纤走向要求较高。同时面对配网通信的点到多点通信结构、扩容性、抗多点失效等要求时，交换机组网在应对时显得捉襟见肘。,以太网光纤自愈环,开闭所环网,配电网自动化系统主站,网管服务器,网管终端,FTU,FTU,FTU,DTU,DTU,子站,FTU,传统配电网自动化通信方
7、式-GPRS,12,优点：1）基础资源丰富，不需要投资线路建设。2）组网方便灵活。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）适合遥测、遥信上行采集信号传输，不满足主站下发遥控、遥调控制信号的可靠性传输要求,13,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模式趋势将以光纤通信为主，载波、无线等其它通信方式为辅。,配电网主要通信方式发展趋势,配网自动化对光纤通信方式有哪些具体要求呢？,？,建设配电网自动化对通信系统的要求,14,通信可靠,抗恶劣环境稳定运行，设备通信实现冗余保护。,利用配电电缆管道，避
8、免重新挖掘；通信设备性价比高。,遵循配电线缆的网络结构。,高带宽，并具备RJ-45以太网接口、RS-232/485串行接口,通信网络具备高度适应性，扩容方便安全。,投资经济,组网规范,通信速率,扩展性强,目录,15,3,EPON技术配网通信的解决方案,3,16,16,16,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。,EPON技术特性：在物理结构和数据流上均实现了点到多点；在光传输上使用无源分光器（无需电源）；采用TDMA（时分复用）技术实现单纤双向传输。,主干光缆,OLT(光线路终端）,ONU
9、1（光网络单元）,ONU2,ONU3,ONU4,ONU5,ODN(分光器),物理分光无源设备,单芯传输,17,EPON技术简述时分复用,17,17,17,EPON单纤双向时分复用技术,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,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,1490nm,1310nm,单芯,18,18,18,光功率均分示意：,OLT,均分,OLT,光功率非均分示意：,EPON技术简述分光器使用说明,19,19,19,EPON技术简述分光器外观展示,分光交接箱,
10、铠甲型分光器（1：16、1：32）,法兰机架式分光器,户外型分光器,20,20,20,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,OLTONU下行通信示意图,分光器,业务一,业务二,业务三,OLT,ONU1,ONU2,ONU3,EPON关键技术下行通信原理,21,21,21,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
11、,EPON关键技术上行通信原理,22,22,22,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,EPON关键技术MPCP协议功能,ONU2,ONU3,23,23,DBA（动态带宽分配，D
12、ynamically 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。,EPON关键技术DBA机制作用,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,
13、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,24,EPON数据传输安全性说明,业务安全性1）OLT/ONU支持802.1Q 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
14、输过程中的安全性。,24,24,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,1,2,1,2,1,2,1,1,2,2,1,2,1,2,1,2,1,2,25,25,25,EPON设备组网拓扑形式,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
15、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）,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,26,EPON系统优势简述,26,一、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。
16、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。管理到的PON的每个端口业务。,目录,27,3,EPON技术配网通信的解决方案,3,28,电力配网调度通信解决方案,28,29,配网用电信息集中抄表系统通信解决方案,29,目录,30,3,EPON技术配网通信的解决方案,3,新海EPON 产品系列,31,XHE 9610 OLT,XHE 1208 O
17、NU,32,电力行业对于EPON设备要求简要说明,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。可选支持环路保护协议。 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FE以太网接口，1或4个RS232/485接口；具有两个PON接口。,32,支持的
18、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）。,（五）设备使用环境要求分析,33,设备使用环境要求分析,34,设备使用环境要求分析,XHE 9610主要参数,XHE 1208 系列ONU主要参数,XHE 1208 系列ONU主要参数,38,产品特性1长距离，高带宽,38,EPON通信半径天然地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,39,电力小
19、区,Internet,电表,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。,产品特性2真正多网融合,40,产品特性3点到多点,节省宝贵电力光纤,41,产品特性4无源分光器，安全可靠,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
20、大的状况。,42,产品特性5-全保护光纤倒换方式,OLT和ONT上均有两个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。,43,产品特性5-PON的保护倒换,44,产品特性6 -模块化OLT设计,45,产品特性7 -工业级ONU设计,46,产品特性8 综合接入 全面网管,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
21、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。,47,拓扑的自动生成 拓扑管理：在网络拓扑视图中完成PON系统的集中监控和集中管理，拓扑图中的OLT和ONU节点采用不同的颜色和标记全面展现设备当前的工作状态，提供OLT和各个ONU的在位状态以及当前告警等信息。,产品特性8 综合接入 全面网管,48,产品特性9-ONU设备防雷,防雷特色：电源和以太网口增加了最新的防雷电路和专业器件，ONU达到了二级防雷的功能；提高ONU整体的防雷击性能 ；,49,49,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,网络扩容分析,50,50,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,网络扩容分析,新海EPON检测报告,52,谢谢,
