CN104333127A - 基于分布式无源光网络的输配电调控一体化通信网络系统 - Google Patents

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张海宁
郑征
周楠
张庆庆
张龙
邱超
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Abstract

本发明涉及一种基于分布式无源光网络的输配电调控一体化通信网络系统，属于电力通信技术领域。本发明通过在智能变电站主控制机房内设置光线路终端OLT以及在各出线间隔设置相应的光网络单元ONU，各光网络单元ONU通过无源器件ODN与光线路终端OLT连接，光线路终端OLT将信息通过网线传送至公共交互平台。通过上述设置，本发明能够将所有智能设备都接入同一个网络，使过程层数据得到最大程度的共享；同时利用无源光网络自身具备的一对多分光、动态带宽分配、反向供电能力，大大提高了网络容量和光缆纤芯资源的利用率，显著减少光缆及设备的投资，简化了网络结构，降低了建设和运行管理的难度。

Description

基于分布式无源光网络的输配电调控一体化通信网络系统
技术领域
本发明涉及一种基于分布式无源光网络的输配电调控一体化通信网络系统，属于电力通信技术领域。
背景技术
智能变电站综合自动化系统当前多采用三层两网结构，即站控层、间隔层、过程层，三层之间用分层、分布、开放式网络系统实现连接。随着过程层设备和间隔层设备的充分融合，三层两网结构将逐步演变为两层一网结构，即设备层、系统层。设备层由变压器、断路器、母线、互感器等设备对象组成，完成电能的传输功能及对上述一次设备的测量、控制、保护、计量等功能，设备层相当于过程层和间隔层的集合。系统层包含网络通信系统、对时系统、后台监控系统、站域保护、对外通信系统等子系统，系统层相当于站控层。配电网自动化系统是针对10kV及以下配电网，采用现代通信技术、计算机及网络技术与电力设备相结合，实现配电网的运行监视和控制的自动化系统，具备配电SCADA(supervisorycontrol and data acquisition)、馈线自动化、电网分析应用及与相关应用系统互连等功能，主要由配电主站、配电终端、配电子站(可选)和通信网络等部分组成。配电通信系统可利用专网或公网，配电主站与配电子站之间以及各配电子站的10kV主干线出线均为骨干层网络，配电子站至非10kV主干线上的配电终端为接入层网络。其中：(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。(2)接入层通信网络应因地制宜，可综合采用光纤专网、载波、无线等多种通信方式。
现有的智能变电站综合自动化系统中网络通信系统均采用工业以太网交换机分层次、分布式组建，可以较好地满足采样值服务(SMV)，通用快速事件服务(GOOSE)等各类智能变电站通信业务对于网络传输实时性、传输速率、安全性、可靠性等方面特性的严格要求，但仍存在一些不足之处，主要表现在：
1、过程层设备数目众多且位置分散，通常需要多级交换，即先将位置相邻的几台设备接至一台接入交换机，再将多台接入交换机串联成环网，或汇聚至变电站层的核心交换机，势必会引起投资的增加；
2、变电站一次设备智能终端、合并单元与接入交换机之间需要布放多条光缆，光缆纤芯利用率不高；
3、网络结构较复杂，给设备配置、网络参数配置、IP地址规划等带来困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于分布式无源光网络的输配电调控一体化通信网络系统，以解决目前配电网一体化通信网络系统采用以太网交换机组建所带来结构复杂、投资高等问题。
本发明一种基于分布式无源光网络的输配电调控一体化通信网络系统，其特征在于，该通信网络系统包括设置在智能变电站主控制机房内的光线路终端OLT和设置在各出线间隔的光网络单元ONU，所述光网络单元ONU通过无源器件ODN与光线路终端OLT连接，所述各光网络单元ONU分别通过网线与对应的一次设备智能单元、合并单元以及测控保护设备单元连接，所述的光线路终端OLT将信息通过网线传送至公共交互平台，最终到达智能变电站系统层各主站。
所述的光分配网络ODN的分光功率比采用均匀分光。
所述设置在一座变电站内的光线路终端OLT为一台，该光线路终端OLT向配电网线路辐射1条EPON链路。
所述设置在一座变电站内的光线路终端OLT为两台，两台OLT向配电网线路辐射2条EPON链路。
所述设置在两座不同变电站内的两台OLT通过各自的PON口组成手拉手的两条链路。
本发明的有益效果是:本发明通过在智能变电站主控制机房内设置光线路终端OLT以及在各出线间隔设置光网络单元ONU，光网络单元ONU通过无源器件ODN与光线路终端OLT连接，各光网络单元ONU分别通过网线与对应的一次设备智能单元、合并单元以及测控保护设备单元连接，光线路终端OLT将信息通过网线传送至公共交互平台，最终到达智能变电站系统层各主站。
通过上述设置，本发明使智能变电站内的所有智能设备都接入同一个网络，任一智能设备之间都能够直接通过该网络交互信息，使过程层数据得到最大程度的共享，变电站、电网的信息化水平显著提高。其次，利用无源光网络自身具备的一对多分光、动态带宽分配、反向供电等能力，大大提高了网络容量和光缆纤芯资源的利用率，将显著减少光缆及设备的投资，简化了网络结构，降低了建设和运行管理的难度。再次，通过合理配置光分配网络ODN，无源光网络可组成树形、链形、环形等多种拓扑结构，非常适合于智能变电站终端节点数目众多且位置分散、结构复杂的情况。全冗余的光路保护及设备保护、以及多重搅动等加密技术的采用，也为智能变电站系统的安全稳定运行提供了有效保障。最后，在变电站主控楼配置一台OLT设备，同时承载配电自动化系统相关控制类业务，智能变电站内的综合自动化业务，高效利用光纤网络资源，实现对变电站内有源光传输设备(SDH/PTN)和无源光传输设备(PON)的统一管理、维护。
附图说明
图1是本发明的智能变电站网络通信系统原理图；
图2-a是单链路、单电源的xPON组网方式示意图；
图2-b是双链路、双电源、全链路保护xPON双T网组网方式示意图；
图2-c是双链路、双电源、全链路保护xPON手拉手环网组网方式示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
本发明提供了一种基于分布式无源光网络的输配电调控一体化通信网络系统，该系统不但能够在智能变电站的设备层和系统层提供一种高效率、高速率、高可靠、扁平化的智能变电站内通信网络，还可以融入配电自动化系统的相关控制类业务。如图1所示，本发明的基于分布式无源光网络的输配电调控一体化通信网络系统包括设置在智能变电站主控制机房内的光线路终端OLT和设置在各出线间隔的光网络单元ONU，光网络单元ONU通过无源器件ODN与光线路终端OLT连接，各光网络单元ONU分别通过网线与对应的一次设备智能单元、合并单元以及测控保护设备单元连接，用于将设备运行状态和故障诊断信息、控制命令及跳闸命令等信息进行双向传递；光分配网络ODN按照变电站总平面布置及主接线结构配置在适当的位置，分光功率比一般采用均匀分光，有必要时采用非均匀分光，用于将分布于各处的多个网络单元ONU的光路信号进行集中，通过光功率预算保留裕度，保证光路畅通。全站的光网络单元ONU通过无源器件ODN将信息传输给光线路终端OLT，将所有信息在OLT处完成汇集和交换，OLT设备通过以太网口与站内共用交换机相连，用于完成设备层和系统层的信息交换，变电站主控制楼内的OLT设备不仅承载变电站内的综合自动化业务，还承载着配电自动化相关控制类业务。
图2-a、图2-b和图2-c分别是三种配电网xPON组网方式，从1座变电站的1台OLT向配电网的1条10kV线路辐射1条EPON链路，由单链路、单设备组成，该中结构比较脆弱。在1座变电站内设置2台OLT，如图2-b所示，2台OLT向配电网的1条10kV线路辐射2条EPON链路，由双链路、双电源组成，该种结构可以单站点形成环网保护功能。2座不同变电站内的2台OLT沿1条10kV线路各出1个PON口组成手拉手的2条链，如图2-c所示，各个双PON口ONU分别连接至这2条链路上，实现OLT设备、主干光纤、PON端口、分光器和分支光缆全网的保护，任何1台OLT、任何一个PON口、任何一个分光器以及任何一条光缆出现故障都不影响ONU的正常使用，在手拉手保护方式下，切换时间小于50ms。
本发明利用无源光网络一对多分光及透明传输的能力在智能变电站系统层和设备层之间组建高速、透明的光纤网络，并与配电自动化系统的光纤网络有机融合，不但能够在智能变电站的设备层和系统层提供一种高效率、高速率、高可靠、扁平化的智能变电站内通信网络，还可以融入配电自动化系统的相关控制类业务。

Claims (5)

1.一种基于分布式无源光网络的输配电调控一体化通信网络系统，其特征在于，该通信网络系统包括设置在智能变电站主控制机房内的光线路终端OLT和设置在各出线间隔的光网络单元ONU，所述光网络单元ONU通过无源器件ODN与光线路终端OLT连接，所述各光网络单元ONU分别通过网线与对应的一次设备智能单元、合并单元以及测控保护设备单元连接，所述的光线路终端OLT将信息通过网线传送至公共交互平台，最终到达智能变电站系统层各主站。
2.根据权利要求1所述的基于分布式无源光网络的输配电调控一体化通信网络系统，其特征在于，所述的光分配网络ODN的分光功率比采用均匀分光。
3.根据权利要求1或2所述的基于分布式无源光网络的输配电调控一体化通信网络系统，其特征在于，所述设置在一座变电站内的光线路终端OLT为一台，该光线路终端OLT向配电网线路辐射1条EPON链路。
4.根据权利要求1或2所述的基于分布式无源光网络的输配电调控一体化通信网络系统，其特征在于，所述设置在一座变电站内的光线路终端OLT为两台，两台OLT向配电网线路辐射2条EPON链路。
5.根据权利要求1或2所述的基于分布式无源光网络的输配电调控一体化通信网络系统，其特征在于，所述设置在两座不同变电站内的两台OLT通过各自的PON口组成手拉手的两条链路。
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