农网智能化 Smart Grid

42

RURA

L ELE

CTRI

FICAT

ION

2014年第02期 总第321期

基于EPON技术的配电网通信技术

（梅州供电局，广东…梅州…514021）

李……舒

无源光网（EPON），俗称以太网无源光网络，以其很高

的网络安全性、灵活的组网结构、便捷的维护、大规模实施

的经济性，越来越为人们所认识，以其较为成熟的技术在电

信运营商中得到了广泛的推广和应用。笔者认为，将 EPON

的宽带接入技术应用于电力通信系统，能够较好地解决配电

网信息传送的问题，是未来配电网通信的发展方向。

1配电网业务需求分析

通信系统的可靠性。配网自动化系统主要服务于配电

网，通信系统必须长期运行在户外，容易因外界环境因素

的干扰而导致设备材料的老化，所以配电网通信系统需要

具有较高的可靠性，能经得起恶劣气候的考验，有一定的

防外界感应电、电磁噪音、雷电、外部压力等的防护能力，

能够长期保持可靠稳定运行。此外，配电网通信系统还应

该能够在抵御干扰的同时，迅速完成对故障诊断、隔离和

恢复非故障区段供电的通信任务。

通信系统的实时性。配电网自动化系统需要对配电网

电力信息作出实时在线监测和分析，因此同样对通信系统

的实时性及传输速率提出了较高的要求。正常运行时，配

电网主站系统需要在 3 s 内刷新全部 RTU、FTU 等终端的

数据；而在发生网络故障时，主站系统和 RTU、FTU 终

端之间需要交互的数据比正常情况下多得多。因此，除了

考虑主站的刷新速度外，还必须考虑通信系统快速传输大

量数据的问题，这就对通信系统的带宽提出了一定的要

求。同时，考虑到未来智能电网业务发展的需求，还应为

传输现场实时图像及可能更大量的实时数据，预留充足的

带宽裕度。

通信通道的抗干扰能力。配电自动化主站包含配网

EMS、GIS、SCADA、电能计量等众多子功能系统，各

子系统与站端设备之间的业务数据通信量和实时性要求的

差别很大，因此为保证各类业务数据传输的质量，要求通

信系统传输通道需要有较强的抗干扰能力，各类数据在通

道中传输的误码率应能满足相关技术规范的要求。

通信系统的兼容性与扩展性。配电网直接面对广大的

电力客户，网络规模非常巨大，覆盖面广、涉及到的设备数

量、种类、型号亦十分庞大。要适应配电网这样一张庞大网

络的网络通信使用要求，对通信系统各类设备的兼容性及通

信网络的可扩展性均提出了较高的要求。

此外，由于配电网规模的庞大，建设配电网通信系统

的成本经济因素，也是需要着重考量的一个方面。

2配电网通信技术综合分析对比及技术选择

配电网通信网常用通信技术包括光纤通信技术（工业

交换机和 EPON）、中压载波通信技术、无线公网通信技

术和无线专网通信技术（如 TD–LTE）等。通信技术的特

性包括多个方面，但在业务应用上，通信技术的通信带

宽、时延、安全性和可靠性等是最主要的特性。

工业以太网：带宽大、时延小、可扩展能力较好，主

要以环形网络为主，网络可抗单点故障，但抗多点故障能

力较弱，总体网络抗毁性能强。

EPON ：带宽大、时延小、可扩展能力强，主要以星

形网络为主，也可以实现双 PON 口备份或手拉手环形组

网，且各节点及分支光缆故障不影响其他节点，总体网络

抗毁性能较强。

中压载波技术：带宽低、时延大、易受用电负荷影响，

可扩展能力较差、无法抗设备单点故障，电力线缆故障将

导致该线缆上全部节点中断；但由于设备建设在电网物业

内部，且电力线缆可靠性较好，总体网络抗毁性能较强。

无线公网技术：带宽较低、时延大、网络不受控、易

受网络中的其他客户负荷影响，无法实现实时、永久在线

通信，且由于与民用设施混用，容易受到外界干扰，抗毁

能力较差。

无线宽带专网技术：带宽较大、时延较小、网络受环

境影响较小、通信效果较好。各业务终端与无线宽带专网

基站设备组成星形网络，无法抗设备单点故障；但由于无

线宽带专网基站建设在变电站上，抗毁性强。

根据以上分析，笔者对几种技术类型的总体效益从网

络通信效果、网络抗毁性、安全性、施工难易度、业务扩

展性等几个方面逐个对比进行评分，评分规则为：每项设

置 1 ～ 5 分，由高到底的排名依次为 5 ～ 1 分，相同情况

下，评分按高分计算。如同排名第一，则各得 5 分。

根据分析对比，EPON 技术优势最为明显，说明技术

应用效果总体最好。综合以上分析，EPON 技术是配电网

通信最适合应用的技术。

3EPON通信技术在配电网中的应用分析

EPON 的组网方式灵活，可组成单电源辐射型、手拉

手环网、双电源 T 型等。

Smart Grid 农网智能化

43

RURAL ELECTRIFICATION

2014年第02期 总第321期

3.1 EPON链型组网

3.1.1 网络拓扑

网络拓扑结构如图 1 所示。

3.1.2 网络特点

在配电子站布放光线路终端（即 OLT）设备，通过

OLT 的一个无源光网络（即 PON 口）级联多个非均分分

光器（即 POS），分光器可放置在每一个分段开关处，例

如变压器杆塔上或线缆分支箱中，每个 ONU 放置于 FTU

箱体内（或另置其它箱体），OLT 的光纤通信半径为 20 km

左右，满足单电源 3 ～ 5 km 的供电范围。

3.2 EPON全链路保护——手拉手环网

3.2.1 网络拓扑

网络拓扑结构如图 2 所示。

3.2.2 网络特点

该组网结构相似于配电网中常用的手拉手环网，即在

两个配电子站各放置一个光线路终端设备（即 OLT），再

往两个光方向利用非均分分光器（即 POS）级联延伸，分

光器、光网络单元设备（即 ONU）的放置可参照单电源组

网结构，每个 ONU 的上行链路都通过双 PON 口进行链

路 1 + 1 冗余保护，保障环网监控稳定运行。

3.3 EPON全链路保护——双电源双T网

3.3.1 网络拓扑

网络拓扑结构如图 3 所示。

3.3.2 网络特点

在同向的两个站点放置光线路终端（即 OLT）设备，

按照双 T 型线缆结构进行组网，相对于手拉手组网，此

类组网的区别在于 OLT 的光方向基本一致，设备布放位

置也趋于相同。

通过上述组网对比分析，可得出在配电网中实施光纤

通信时，EPON 技术及其光纤资源配置有以下的特点。

配电网光纤通信线路的分布往往随着配电网电缆、线

路分布敷设或架设，网络多呈带状或者是链状结构，这两

者的结构类型高度一致。

与电网一个高电压等级站下连多个低电压等级站的结

构相似，配电子站到配电终端之间的光纤资源分布结构也

是点到多点的结构，这就有利于多点的低压配电信息统一

上送给高压变电站的配电自动化子站，再由高压变电站的

配电自动化子站统一上送给配网主站。

配电网天然的线路布局优势是无可比拟的，随着

OPPC、OPLC 等特种光缆的改进与普及，光纤网络的建

设布局朝着更为便捷、经济的方向发展。

EPON 技术采用无源分光器，不需要额外电源的特性

使其特别适应配电网这样庞大而高度复杂的网络。

然而配电网分布广，规模庞大，受外界环境、市政施

工限制等的影响也大，这也造成了光纤资源后期布局的困

难，光纤环网的建设往往需要更多地考虑其经济性的问

题，且需要较多地得到当地政府部门的协助和协调。

综合以上所述，就会发现 EPON 通信系统符合配电

网发展需要，且前景较为广阔，因此可以推断，就组网方

式及其结构特性而言，EPON 组网方式是实现配电网子站

到配网主站大量实时信息传输的最佳选择。

4结束语

EPON 技术以其高可靠、低成本的无源光分路器替代

了光交换、光交叉会聚设备及相关远端机房，相对于有源

光网络技术节省了网络建设成本和维护成本。随着 EPON

技术的不断成熟，成本得到了进一步的控制，已能够达到

商用规模水平，可以满足智能电网各类宽带业务的要求。

因此，笔者认为，通信技术是智能配电网络发展的基础，

EPON 技术是当前配电网最合适的通信技术，必将在未来

配网智能化的进程中发挥越来越重要的作用。

参考文献

[1]  汪明达. EPON技术在电力配网自动化中的应用[J]. 网络与通

信, 2010(09): 39.

[2]  国海, 陈松, 权悦. 配电网自动化通信方案的对比及应用

设计[J]. 电子技术, 2008(09): 25-27.  

[3]  戴新文.  配电网自动化通信方式的比较[J].  供用电, 

2007(01): 30-31.

[4]  李瑞德, 马永红, 王一蓉. EPON接入保护架构及其性价比分

析[J]. 光通信技术, 2010(3): 78-81.

（责任编辑：贺大亮）

图1 链型组网拓扑结构

图2 手拉手环网拓扑结构

图3 双电源双T网拓扑结构