0 引言

近年来，我国电力行业开始探索配电自动化系统建设，通信传输模式先后经历了无线GPRS（Gen-eral Packet Radio Service，通用分组无线服务技术）、电力载波、有源工业以太网机，直至发展到目前比较成熟稳定的EPON（Ethernet Passive OpticalNetwork，以太网无源光网络）无源光网络技术，为通信网络提供了可靠稳定的保障。

2011年，包头市九原电力有限责任公司开始建设调控配一体化系统，通信光缆沿“手拉手”配电线路分布，采用EPON无源光网络技术，串行环状组网结构能够抗多点失效。自2013年4月运行至今，线路共发生3次故障，系统均及时准确地做出了判断，快速对故障段进行了隔离，并给出了正确的转供策略。本文对EPON无源光网络在包头市九原电力有限责任公司配电自动化系统中的应用情况进行了分析。

包头市九原电力有限责任公司配电自动化系统主站为国电南瑞ON-3000调控配一体化系统，系统将主网与配电网纳入统一平台，实现数据共享，接入遥测量175个，遥信量284个，系统具备配电网FA等核心功能。FA是指在故障发生时获取故障信息，及时准确地确定故障区段，在15 s内迅速隔离故障区段并恢复非故障区段的供电，从而达到减小停电范围、缩短停电时间和线路查线时间，在异常气候和特殊环境中减少安全隐患，转供电操作时效性高，以上功能的实现离不开光纤无源网络通信方式以及双PON口主备自动切换的通信功能。

包头市九原电力有限责任公司以3座变电站为基点建设配电自动化试点工程，四回10 kV线路组成环网，构成互为备用自动切换的FA自愈网络。配电自动化试点工程共安装环网柜2台，柱上永磁开关11台，DTU智能终端2台，FTU智能终端11台，ONU光纤通信终端13台、OLT光纤通信终端3台，架设光纤11 km。

EPON网络由局端OLT（光线路终端）、用户端ONU（光网络单元）以及ODN（光分配网络）组成。OLT放置于35 kV开洲变电站、110 kV后营子变电站和110 kV当铺变电站，各变电站位于SDH/MSTP传输环上，变电站通信层完成通信终端的汇聚并通过SDH/MSTP与主站系统进行通信。ONU设置在环网柜和柱上开关的FTU箱体内，每台ONU配置4个以太网口和4个串口，通过以太网接口与FTU、DTU等自动化数据采集终端设备的数据传输接口连接。由OLT的2个PON口组成2条链互为备份，环网柜和柱上开关的ONU通过双PON口分别连接至2条链，2条链的分光器均采用1：2非均分分光器，双PON口可以提高供电可靠性。

组网模式分为星型、树型、总线型、环型和双环网自愈型，包头市九原电力有限责任公司配电自动化系统采用双环网自愈型的组网模式（见图 1）。

图 1

图 1 配电自动化系统双环网自愈型组网模式

当铺变电站与开州变电站之间实施“手拉手”保护方案，共同保护12T1、73号、73T37、73T1T25、63、41共6个网点；后营子变电站实施全保护方案，单独保护46、108、47T1共3个网点；当铺变电站实施全保护方案，单独保护83、104、145、166共4个网点。“手拉手”保护模式与全保护模式虽方法不同，但目的相同，均是为各环网柜、柱上开关的数据采集提供双通道传输（1主1备），正常工作时采用主用通道，当主用通道发生问题时，切换至备用通道，确保采集数据的正常传输。

110 kV 当铺变电站OLT 与35 kV 开州变电站OLT 手拉手保护，带12T1、73 号、73T37、73T1T25、63、41。双PON口ONU分别上联至不同的OLT，并在2台OLT上进行注册，但同一时间仅1台OLT在线，采用1:2非均分分光器（分光10接ONU，分光90接下1台分光器），组成链型链路，可满足电力网点分布不均匀的组网，且无需特殊配置。

110 kV 当铺变电站OLT 1 主1 备，接带3 号、104、145、166，110 kV 后营子变电站OLT 接带46、108、47T1，并做全保护，这种保护模式是OLT上的不同PON 口，连接至不同分光器至同一ONU，双PON MAC D类保护，在OLT上创建保护组并同步ONU注册信息，从主用PON口至备用。

（1） 步骤1：创建板卡。

JIUYUAN_DANGPU#fttx

//进入PON配置模式；

JIUYUAN_DANGPU（fttx）# create card slot 1 type ep4a

//添加ep4a业务板卡；

JIUYUAN_DANGPU（fttx）# create card slot 6 type 4ge

//创建4GE上联板卡；

查看设备板卡信息

JIUYUAN_DANGPU#show card

（2） 步骤2：配置PON口注册模式。

JIUYUAN_DANGPU（fttx）#interface olt 1/1//进入1槽位1pon口；

JIUYUAN_DANGPU（fttx-olt1:1） # authorization mode none

//配置注册模式为自动注册；

查看pon口注册模式

JIUYUAN_DANGPU#show interface olt 1/1 information

（3） 步骤3：配置交换端口与带内管理地址。

JIUYUAN_DANGPU#config

//进入全局配置模式；

查看槽位pon口对应的交换端口

JIUYUAN_DANGPU(config)#show port-mapping

JIUYUAN_DANGPU（config）# create vlan 231 active

//创建vlan并激活；

JIUYUAN_DANGPU（config）#interface range 1, 21

//批量配置1与21端口，1口为pon口对应交换端口，21口为上联对应交换端口；

JIUYUAN_DANGPU (config-range)#switchport mode access

//配置交换端口为接入模式；

JIUYUAN_DANGPU (config-range)#switchport access vlan 231

//配置端口vlan为231；

JIUYUAN_DANGPU(config)#inerface ip 0

//进入三层逻辑接口0（总共能创建16个逻辑接口0~15）；

JIUYUAN_DANGPU （config-ip） #ip address 192.1.1.57 255.255.255.0 231

//配置接口地址，掩码以及接口vlan；

JIUYUAN_DANGPU（config）#ip default-gate-way 192.1.1.111或

JIUYUAN_DANGPU(config)#ip route 0.0.0.00.0.0.0 192.1.1.111

//配置默认网关。

采用同一OLT的不同PON口，连接至不同分光器至同一ONU，双PON MAC的D类保护，需在OLT上创建保护组并同步ONU注册信息，从主用PON口至备用。ONU配置见表 1所示。

表 1

表 1 ONU配置

表 1 ONU配置

2.3 技术特点

EPON以太无源光网络采用点到多点结构、无源光纤传输，在以太网之上提供多种业务。它在物理层采用PON技术，在链路层使用以太网协议，利用PON拓扑结构实现以太网的接入。因此，其综合了PON技术和以太网技术的优点：低成本，高带宽（上下行1.25 Gbit/s）；扩展性强，灵活快速的服务重组；与现有以太网的兼容性；故障管理功能提供对EPON网络故障监测、故障定位，保护切换与恢复，并存储故障信息以供查询，对来自硬件设备或路径结点的报警进行监控、报告和存储，对故障进行诊断、定位和处理。其中上下行均为百兆速率，下行采用针对不同用户加密广播传输的方式共享带宽，上行利用时分复用（TDMA）共享带宽，各ONU在各自的时隙内发送数据，避免了数据碰撞，实现了通道隔离。此外在OLT侧和ONU侧还可以使用VLAN等方式进行划分，实现业务逻辑的隔离，在EPON的上行和下行数据中可以对业务数据进行三重搅动加密等，防止ONU数据的非法获取。

将EPON以太网无源光网络技术引进并运用于配电自动化系统，为配电自动化提供了可靠的通信保障，确保了配电自动化FA功能的正常发挥，提高了企业的供电能力和供电可靠性。从EPON无源光网络技术在配电自动化中的应用情况来看，该网络技术比较成熟，极具推广性。