基于EPON技术的电力配网通信建设分析
基于EPON技术的电力配网通信建设分析
黎林君
（海南电力通信自动化有限公司 海南海口 570100）
【摘要】本文针对电力系统电网发展的趋势，根据EPON 的基本
原理和技术特点，阐述了EPON 在电力通信智能电网建设中的应用，
供大家参考。
【关键词】智能电网；配网通信；EPON ；接入层
1. 前言
随着智能化电网的建设，配电网对通信网覆盖范围和接入能力
上的需求激增，不仪对配电通信网的覆盖面提出巨夫需求，而且对
与其联接的上一级通信网的接入能力提出了更高需求。而日前兰州
电力通信号用网络只覆盖了1lOkV 变电站、35kV 变电站、甘肃省
电力公司及兰州供电公司二级单位，网内的水电厂、火电厂和用户
专用变电站等。兰州供电公司管辖范围内运行的开关站、配电室及
配电线路尚不具备任何通信手段，不能满足智能电网建设的需求。
兰州配电调度只能监测变电站出线有关信息，配电调度员不能实时
掌握开关站、配电室、柱上开关等有关设备信息，不便于事故的及
时处理，影响供电可靠性。
配电网自动化程度的重要标志是通信是否符合自动化的要求，
它担负着设备及用户与自动化的联络，起着纽带作用：担负着信息
的处理、命令的发送和返回。所有数据的传递，没有可靠有效的通
信，配电网无法与自动化相联系。
2. 配用电网对通信系统的要求
配电网通信网络分为接人层和用户层。接入层是指10kV 配电
到开闭所、变电站之间的通信，用户层指10kV 配电到用户侧、电
能表，集中器之间的通信。配用电网具有设备数量多、地域分布广、
节点分散、运行环境恶劣、分布不均衡等特点，配用电网通信系统
应满足以下要求。
（1）高质量的信息传输服务。配电网终端监测系统通信必须保
证数据传输的安全，防止传输中断和数据窃听。
（2）传输的实时陛和可靠性。配电网终端监测系统作为配电网
自动化的重要组成部分，它不仅能够迅速地寻找、隔离故障和恢复
供电，还能实时对电量和相关设备状态进行监测，因此，要求信息
处理速度快且实时性要求高。
（3）强抗干扰能力。配电自动化终端一般安装在室外，工作环
境恶劣，电磁环境差，尤其是当通信设备与电力线距离较近时，电
磁干扰强烈，雷击影响严重。
（4）强扩展性好。随着配电网通信网络规模扩大，通信方式必
须适应通信网络结构的变化。
（5）成本和效益兼顾。
3. 配用电网通信方式探讨
配用电网特有的结构使得通信网络在施工，成本控制等方面存
在一定难度，目前没有一种通信方式能够单独满足其要求。在网络
设计上，可采用多级分布式结构，综合应用多种通信方式的混合组
网模式。从主站到配电变压器为接入层，可采用SDH/MSTP 光通信、
EPON 无源光网络等技术；从配电到用户为分支链路，可采用工业
以太网、电力线载波通信等技术组网实现。
针对配用电侧通信网络资源比较匮乏、地区差异大的特点，可
因地制宜地组织网络资源。如在光纤资源薄弱、自建投资大的区域，
可租用公网资源。租用公网虽然在带宽、光缆覆盖等方面拥有优势，
但电力通信专网在安全性、可靠性、稳定性方面是公网无法替代的，
且长期租用方式也不经济，因此，电力通信传输网应以现有电力通
信网络为基础，以公众通信网为补充. 统筹规划，自主建设，建成
强有力的电力专用通信网络。
4.EPON 在配电网通信中的模型
目前，配电一次线路的接线方式主要有单电源辐射状方式和手
拉手环网接线方式。前者的信息点分布较为分散且分支较多，后者
的信息点分布在主干线路和分支线路，并且主干为手拉手方式。相
比其他通信技术，EPON 的技术特点更适合配电一次线路并能满足
未来智能配电业务，从而成为智能配电主要的通信网络技术之一。
以下给出EPON 在配电网通信中的通信模型。
4.1 单电源辐射状接线方式
单电源辐射状接线方式接线清晰、运维简单、节省投资，通常
情况下的单电源辐射网的主干线路通过分段开关分为3 ～ 4 段，供
电半径为3 ～ 5km，根据信息点分布的不同情况，EPON 网络可以
采用不同的通信模式对不同区域的信息点进行覆盖，主要有集中分
光模型和串联多级分光模式。
（1）集中分光模型
该种配网通信模型的设备放置位置，OLT 部署在变电站，分光
器放置在附近的电线杆上或某个配变设备箱内，ONU 放置在采集
设备箱或用电采集中器设备箱内。该模型主干光路一致性较好，光
路设计简单。
（2）串联多级分光模式
该种配网通信模型的设备放置位置.OLT 放置在变电所，分光
器和ONU 设备可布放在同一设备箱内，该模式适合于信息点分散
分布在一次线路两侧。
4.2 手拉手环网接线方式
手拉手环网接线方式较为清晰地划分为主干线路和分支线路，
主干线路采用开闭所/ 环网柜互联，形成环线接线方式。该种模式
具有接线简单环供可靠等优点，适合供电可靠性要求高、负荷密度
低、用电增长较快的城市配电网，已经成为配电线路建设的主要模
式之一。在这种模式下，针对EPON 系统可以采用手拉手全光路保
护模式构建系统模型。该种模式的OLT 设备放置在手拉手线路两
端变电站内，利用主干光缆中的两个光纤，通过多级分光来接入线
路附近的信息点/ 配变。适合于信息点稀疏分布在线路上，适合于
配电自动化系统的部署。
5. 配电网通信系统组网思路
根据地区特点，用户接入分支链路网可直接利用电力线作为通
信介质，配电变压器到电能表之间采用电力线载波通信作为主用采
集方式。配电层从开闭所光缆沿电力管线敷设至每个配电变压器，
OLT 设备对多个方向的光缆链路实现千兆光口汇聚。分支网采用
EPON 技术，任何一个终端设备故障都不会影响其他终端设备。集
中器上行采用以太网接口同开闭所光纤网络相连，下行将电力线信
号耦合到配电变压器的低压出口，覆盖到整个低压配电网络.
在配电网接入层，核心主站和予站组成千兆IP 主干自愈环，
通过环网保护协议RRPP 实现ms 级的业务倒换. 提高核心网络的
可靠性，降低单点故障.RRPP 是由多个节点构成的环网，其中一
个主节点，其他节点为传输节点。主节点在环上的2 个端口分为主
端口和从端口。主节点通常周期性地从主端口发送Link-down 报文，
如果主节点的从端口接收到H 豇L0 报文，就会认为环网处于完整
状态，进而阻断从端口以保证没有环路t 如果主节点的从端口在～定
周期内没有接收到HELLO 报文，则认为环网处于故障状态，进而
打开从端口使其正常转发。一旦发生故障（女玎链路断开），故障
相邻的节点或端口上会通过中断立刻检测到故障，并向主节点发送
Link-down 报文，主节点接收到该报文则认为环处于故障状态。立
刻打开从端口，同时发送报文通知其他传输节点更新转发表，传输
节点更新转发表后数据流将切换到正常的链路上。故障恢复后，故
障节点或端口开始工作，这时故障节点会临时阻塞该端口，但该端
口还能透传RRPP 协议报文. 主节点发送的HEIJo 报文可以穿透临
时阻塞端口，如果从端口接收到HELLO 报文，主节点会认为环已
恢复到完整状态，然后立刻阻断从端口，并发送报文通知其他节点
打开临时阻塞端口. 同时刷新转发表，将业务流量切换到正常链路
上。RRPP 以太环网技术支持环网上单一链路或节点发生故障时流
量快速自动倒换，当网络上承载大流量的业务时。仍能保证业务的
正常开展。
6. 结语
电力通信时现代电力系统的重要组成部分. 而电力通信与电网
密不可分，由于EPON 技术已相对较为成熟。在电力通信网中应
用EPON，可以以较小的投资成本，使电力通信网更先进、更可靠，
管理和维护能力也更高。
黎林君
（海南电力通信自动化有限公司 海南海口 570100）
【摘要】本文针对电力系统电网发展的趋势，根据EPON 的基本
原理和技术特点，阐述了EPON 在电力通信智能电网建设中的应用，
供大家参考。
【关键词】智能电网；配网通信；EPON ；接入层
1. 前言
随着智能化电网的建设，配电网对通信网覆盖范围和接入能力
上的需求激增，不仪对配电通信网的覆盖面提出巨夫需求，而且对
与其联接的上一级通信网的接入能力提出了更高需求。而日前兰州
电力通信号用网络只覆盖了1lOkV 变电站、35kV 变电站、甘肃省
电力公司及兰州供电公司二级单位，网内的水电厂、火电厂和用户
专用变电站等。兰州供电公司管辖范围内运行的开关站、配电室及
配电线路尚不具备任何通信手段，不能满足智能电网建设的需求。
兰州配电调度只能监测变电站出线有关信息，配电调度员不能实时
掌握开关站、配电室、柱上开关等有关设备信息，不便于事故的及
时处理，影响供电可靠性。
配电网自动化程度的重要标志是通信是否符合自动化的要求，
它担负着设备及用户与自动化的联络，起着纽带作用：担负着信息
的处理、命令的发送和返回。所有数据的传递，没有可靠有效的通
信，配电网无法与自动化相联系。
2. 配用电网对通信系统的要求
配电网通信网络分为接人层和用户层。接入层是指10kV 配电
到开闭所、变电站之间的通信，用户层指10kV 配电到用户侧、电
能表，集中器之间的通信。配用电网具有设备数量多、地域分布广、
节点分散、运行环境恶劣、分布不均衡等特点，配用电网通信系统
应满足以下要求。
（1）高质量的信息传输服务。配电网终端监测系统通信必须保
证数据传输的安全，防止传输中断和数据窃听。
（2）传输的实时陛和可靠性。配电网终端监测系统作为配电网
自动化的重要组成部分，它不仅能够迅速地寻找、隔离故障和恢复
供电，还能实时对电量和相关设备状态进行监测，因此，要求信息
处理速度快且实时性要求高。
（3）强抗干扰能力。配电自动化终端一般安装在室外，工作环
境恶劣，电磁环境差，尤其是当通信设备与电力线距离较近时，电
磁干扰强烈，雷击影响严重。
（4）强扩展性好。随着配电网通信网络规模扩大，通信方式必
须适应通信网络结构的变化。
（5）成本和效益兼顾。
3. 配用电网通信方式探讨
配用电网特有的结构使得通信网络在施工，成本控制等方面存
在一定难度，目前没有一种通信方式能够单独满足其要求。在网络
设计上，可采用多级分布式结构，综合应用多种通信方式的混合组
网模式。从主站到配电变压器为接入层，可采用SDH/MSTP 光通信、
EPON 无源光网络等技术；从配电到用户为分支链路，可采用工业
以太网、电力线载波通信等技术组网实现。
针对配用电侧通信网络资源比较匮乏、地区差异大的特点，可
因地制宜地组织网络资源。如在光纤资源薄弱、自建投资大的区域，
可租用公网资源。租用公网虽然在带宽、光缆覆盖等方面拥有优势，
但电力通信专网在安全性、可靠性、稳定性方面是公网无法替代的，
且长期租用方式也不经济，因此，电力通信传输网应以现有电力通
信网络为基础，以公众通信网为补充. 统筹规划，自主建设，建成
强有力的电力专用通信网络。
4.EPON 在配电网通信中的模型
目前，配电一次线路的接线方式主要有单电源辐射状方式和手
拉手环网接线方式。前者的信息点分布较为分散且分支较多，后者
的信息点分布在主干线路和分支线路，并且主干为手拉手方式。相
比其他通信技术，EPON 的技术特点更适合配电一次线路并能满足
未来智能配电业务，从而成为智能配电主要的通信网络技术之一。
以下给出EPON 在配电网通信中的通信模型。
4.1 单电源辐射状接线方式
单电源辐射状接线方式接线清晰、运维简单、节省投资，通常
情况下的单电源辐射网的主干线路通过分段开关分为3 ～ 4 段，供
电半径为3 ～ 5km，根据信息点分布的不同情况，EPON 网络可以
采用不同的通信模式对不同区域的信息点进行覆盖，主要有集中分
光模型和串联多级分光模式。
（1）集中分光模型
该种配网通信模型的设备放置位置，OLT 部署在变电站，分光
器放置在附近的电线杆上或某个配变设备箱内，ONU 放置在采集
设备箱或用电采集中器设备箱内。该模型主干光路一致性较好，光
路设计简单。
（2）串联多级分光模式
该种配网通信模型的设备放置位置.OLT 放置在变电所，分光
器和ONU 设备可布放在同一设备箱内，该模式适合于信息点分散
分布在一次线路两侧。
4.2 手拉手环网接线方式
手拉手环网接线方式较为清晰地划分为主干线路和分支线路，
主干线路采用开闭所/ 环网柜互联，形成环线接线方式。该种模式
具有接线简单环供可靠等优点，适合供电可靠性要求高、负荷密度
低、用电增长较快的城市配电网，已经成为配电线路建设的主要模
式之一。在这种模式下，针对EPON 系统可以采用手拉手全光路保
护模式构建系统模型。该种模式的OLT 设备放置在手拉手线路两
端变电站内，利用主干光缆中的两个光纤，通过多级分光来接入线
路附近的信息点/ 配变。适合于信息点稀疏分布在线路上，适合于
配电自动化系统的部署。
5. 配电网通信系统组网思路
根据地区特点，用户接入分支链路网可直接利用电力线作为通
信介质，配电变压器到电能表之间采用电力线载波通信作为主用采
集方式。配电层从开闭所光缆沿电力管线敷设至每个配电变压器，
OLT 设备对多个方向的光缆链路实现千兆光口汇聚。分支网采用
EPON 技术，任何一个终端设备故障都不会影响其他终端设备。集
中器上行采用以太网接口同开闭所光纤网络相连，下行将电力线信
号耦合到配电变压器的低压出口，覆盖到整个低压配电网络.
在配电网接入层，核心主站和予站组成千兆IP 主干自愈环，
通过环网保护协议RRPP 实现ms 级的业务倒换. 提高核心网络的
可靠性，降低单点故障.RRPP 是由多个节点构成的环网，其中一
个主节点，其他节点为传输节点。主节点在环上的2 个端口分为主
端口和从端口。主节点通常周期性地从主端口发送Link-down 报文，
如果主节点的从端口接收到H 豇L0 报文，就会认为环网处于完整
状态，进而阻断从端口以保证没有环路t 如果主节点的从端口在～定
周期内没有接收到HELLO 报文，则认为环网处于故障状态，进而
打开从端口使其正常转发。一旦发生故障（女玎链路断开），故障
相邻的节点或端口上会通过中断立刻检测到故障，并向主节点发送
Link-down 报文，主节点接收到该报文则认为环处于故障状态。立
刻打开从端口，同时发送报文通知其他传输节点更新转发表，传输
节点更新转发表后数据流将切换到正常的链路上。故障恢复后，故
障节点或端口开始工作，这时故障节点会临时阻塞该端口，但该端
口还能透传RRPP 协议报文. 主节点发送的HEIJo 报文可以穿透临
时阻塞端口，如果从端口接收到HELLO 报文，主节点会认为环已
恢复到完整状态，然后立刻阻断从端口，并发送报文通知其他节点
打开临时阻塞端口. 同时刷新转发表，将业务流量切换到正常链路
上。RRPP 以太环网技术支持环网上单一链路或节点发生故障时流
量快速自动倒换，当网络上承载大流量的业务时。仍能保证业务的
正常开展。
6. 结语
电力通信时现代电力系统的重要组成部分. 而电力通信与电网
密不可分，由于EPON 技术已相对较为成熟。在电力通信网中应
用EPON，可以以较小的投资成本，使电力通信网更先进、更可靠，
管理和维护能力也更高。
