配网自动化通信解决方案ppt

深圳键桥通讯技术股份有限公司

配网自动化通信解决方案—RPR/MSTP,PON,WiMAX,工业交换机综合解决方案配网自动化通信现有情况配网的发展态势国家电网成立了智能电网部，推进电力线上网(这里的电力线上网指的是在400伏的配电网中加一根光纤以接入用户)国家电网智能化今后将主要是配电网的改造,推行主干网OPGW光缆和中低压的OPPC光缆，OPPC光缆进入小区。国网天津市电力公司正式推出智能用电小区试点，是国家电网2010年的主要试点之一国家电网于1月14日提出“多网融合”的概念。国网表示，将深入研究“多网融合”技术路线和商业模式，争取国家政策支持，加紧开展相关工作，争取获得先发优势。1月15日国家电网信通处开展无源光网络测试，8家PON厂家参与测试；无源光网络在全国4个城市试点，包括北京，杭州，厦门等等。国家电网出台增值业务讨论稿，目标是光纤到户，提供多种业务从浙江、重庆的访问看，智能配电网项目在各省电力也会推广，带来全国配电通信规模化投资浙江部分城市开始招标无源光网络设备，进入试点南方电网部分城市开始招标买入工业交换机发展配网通信配网自动化成为趋势智能电网指以标准化接入为基础,以信息共享、智能决策和综合调控为主要手段未来电力系统:一个完全自动化的电力传输网络,能够监视和控制每个用户和电网节点,保证从电厂到终端用户整个输配电过程中所有节点之间的信息和电能的双向流动智能电网的动态网络管理要求未来SCADA以更高频率采集数据和发出控制指令二次设备及系统的发展，设备信息化已成为必然的趋势智能电网使电力设备市场格局发生改变，二次设备受益程度显著比一次设备强，将带来智能电表、数字化变电站、配网、调度自动化，柔性输电技术的巨大需求智能电网的配电自动化对通信系统提出了多业务接口、高带宽、广覆盖(适应城市和野外)、实时性、稳定可靠、扩展便捷的要求配电SCADA系统地理信息系统（GIS）需方管理（DSM）负荷监控管理（LCM）远方抄表与计费自动化（AMR）DAS确定最优运行和负荷控制计划，平坦负荷曲线通过各种通信手段读取远方用户电表数据，并将其回传至控制中心，自动生成电费报表和曲线等直观地运行管理：节点多、设备分散其运行管理工作与地理位置有关配电网特点属性数据库结合遥测、遥信、遥控、遥调、遥视

配电网自动化

配电网自动化是一项系统工程，其主要功能是SCADA（数据采集/监视/控制）、故障定位、隔离和自动恢复送电、无功补偿和电压调节、设备管理、远方抄表和电能计量、需方侧用电管理、负荷控制和管理等。配网自动化系统通信网络是保证电力实现SCADA和自动抄表的基础平台，好比路与车的关系。配电自动化通信是实现主站与子站、子站之间、子站与终端三者的通信。终端主站子站配电网调度监控中心变电站或开闭所内沿配电线分布子站……终端终端……终端终端终端……配电网通信结构图配网自动化通信系统可靠性配电通信终端常暴露在室外、受阳光、雨雪等自然条件的侵袭，同时还受外界的干扰。要求通信系统在任何时候均能可靠地工作。配网通信终端数量众多、信息采集点面广量大，应保证通信系统的投资不能太大。在配电网停电区域和故障时，能捕捉故障信息，保证故障通告信息优先、快速地传输进线监视、10kV开闭所、变电站监控和馈线自动化对速率的要求最高；其次是公用配变的巡检和负荷监控系统；远方抄表和计费自动化对速率要求最低。采集数据的上传和控制指令的下发通信能力经济性通信畅通能力通信速率要求双向通信能力配网自动化通信的要求有线通信无线通信PLC（电力载波通信），通信介质：电力线光纤通信（光纤RS-232Modem）现场总线（RS232/485）通信介质：同轴电缆音频专线（PCM设备），通信介质：音频电缆

230MHz无线微波专用数传网

GPRS/CDMA/EDGE

3G（TDSCDMA/CDMA2000/WCDMA)其中光纤通信中以SDH/MSTP、IP网络技术为代表，目前电力的光纤通信网络中已分别部署这两种网络（多用于调度网和信息网中）。传统通信方式

配电网传统通信手段介绍（一）音频专线（PCM）专线通常采用双绞线或音频电缆，各用户端在与终端设备通信的过程中采用的是polling方式，通过Modem将数字信号转换成模拟信号在专线上传送，可实现不小于1200bit/s和不低于10km的通信，但其传输速率低，运行维护费用高。市话网（PSTN）利用市电话网组成配网通信系统，其特点是不需要投资建设专用通信网，开通费用低，但运行费用高，组网受到很大限制，数据安全性不高。配电线载波（PLC）配电线载波通信是利用已有的电力架空明线或地理电缆通过配电载波设备来传递语音和数据，其优点是：利用现有的配电线路传输不需另铺专用通信线路，而且便于管理。但缺点是：数据传输速率较低；容易受到干扰、非线性失真和信道交叉调制的影响，并且与其他通信方式兼容性不好。现场总线（RS232/485总线）现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式双向传输、多分支结构的通信网络。在配电网自动化系统中，现场总线适合于站内自动化智能模块之间的通信。配电网传统通信手段介绍（二）KB3800系列自愈型光纤调制解调器KB-3800/KB-3860多节点自愈型光纤调制解调器2套光收发接口,支持光纤自愈环保护RS232+RS232/RS485接口支持网络管理KB-3820以太网自愈环光端机3个全双工10/100M的以太网业务接口(RJ45)4对光以太网传输接口、支持光纤自愈环保护2个RS-232接口＋2个RS-232/485接口；支持网络管理KB-3800系列的主要电力客户有北京电力山东电力浙江电力福建电力山西电力等等KB-3800系列的OEM合作企业有东方电子、许继电器、北京科锐

配电自动化RS-232串口光猫通信方式介绍光猫（Modem）通信是早期的配电自动化通信系统建设中常用的一种光纤通信技术，利用配电子站附近的光纤接入，各子站通过光猫和就近的开闭所相连接，而其他开闭所则通过RS－232和前一开闭所线缆级联，由此完成所有开闭所的接入。但随着系统的深入应用，这种通信方式的问题也随之凸显：稳定性较差，各开闭所耦合性太大，1个开闭所故障会影响一片地区；接入速率较低，理想情况一般在120kbit/s，无法应对突发性流量增大；RS－232线缆中含金属，与电力线同路径实施时感应电流较大，易受雷击；网络上的设备无法统一管理。以开闭所接入为列：配电网传统通信—RS232光MODEM问题所在

光纤通信是以光波为信息载体的通信手段，目前常用光纤环网和光纤以太网方式，主要特点是传输速率高、稳定性好、抗干扰能力强、保密性好、组网方式灵活，可以实现综合速率传输。

配电网建设中通信是一个重要环节，直接关系配网运行的质量和效率。通信网要求能够运行在各种恶劣环境下，不受天气、停检修等影响；具有灵活的业务接口和安装方式；可扩展性性强；同时具有较好维护性。在各种通信方式中采用光纤无疑是最值得采用的。随着“光进铜退”的步伐加快，光纤的价格不断下降，成为电力配网自动化通信通道的首选。

配电网通信的通信信道最终选择键桥公司配网自动化整体解决方案键桥公司配网自动化通信系统解决方案基于光纤、无线的统一解决方案综合RPR/MSTP、工业以太网交换机、PON、WiMAX等多种技术支持环网及辐射状光纤结构，光纤末端区域用无线WiMAX网络系统可以分为两大部分配电自动化骨干网络系统，包含电力调度中心、辖区内变电站等。配电自动化接入网络，以各个变电站为中心，组成多个环型、辐射网络，就近接入开闭所、环网柜至配变子站未来可扩容为小区用户提供宽带接入配网自动化通信系统整体解决方案千兆千兆配电自动化后台系统VoIP软交换系统RPR/MSTP1G/2.5G/10G双纤自愈环变电站变电站配电自动化骨干网络配电自动化接入网络工业以太网交换机百兆或千兆工业以太网环双纤自愈环ONUONUONUOLTGEPON单光纤距离20公里ONU应急通信车WiMAX光纤末端/无光纤区域无线覆盖10公里广泛覆盖有线/无线区域，适应野外工作QoS保障IEC61850数据包实时传输

业务安全隔离

安装扩展便捷可网络管理关键点工业以太网交换机环解决方案IPPBX软交换百兆或千兆以太网环双纤自愈环FTUFTUFTU组成快速的冗余环网，故障恢复时间小于50ms。环路拓扑、双环拓扑、相切环拓扑、二三层交换机混合组环拓扑等灵活的组网方式强大的数据功能，支持VLAN划分、IP地址设置、优先级控制、流量控制、IP组播，支持网管能力可靠的电磁兼容设计，能够在严酷的电磁环境中工作良好的温度特性，工作环境的温度范围是-35℃~+75℃;封闭式设计满足防尘需要，褶皱结构散热，具有良好的防尘与散热性;卡轨式、机架式设计方式,支持工业安装PON解决方案

PON的无源光网络可以很好工作于野外环境，对雷电、电磁波等干扰具有天然免疫能力；中心OLT设备放置于高压变电所机房，沿变电站敷设光缆，采用总线型接入方式，通过分光器就近接入各变电站，

当增加节点时，可以就近从无源分光器引出分支光路接入，无需额外增加设备

PON在电力系统中可以用在变电站综合自动化、电力信息采集、自动抄表系统中xPONTPONAPON/BPONGPONEPONWDMPON国际标准ITU-TG.983.xITU-TG.984.xIEEE802.3ah国际标准国际标准国际标准国际标准ITU-TG.982中国标准YD/T1077-2000中国标准YD/T1090-2000中国标准中国标准中国标准基于WDMPON目前没有标准，应用较少EPON主要部署在亚洲(中国、日本、韩国)；GPON主要部署在欧美国家EPON、10GEPON已标准化；EPON在中国电信、中国新联通已有几千万线的商用规模xPON技术标准化状况PON技术简介PON由3个部分组成：局端设备OLT（光线路终端）、终端设备ONU(光网络单元)及由分光器及光纤组成的光分配网络（ODN）；可以认为OLT、ONU组成了1个分布式的以太网交换机，一个PON接口的光纤传输带宽可以由多个ONU共享。分光器不需要电源，是玻璃体，可以根据需要把输入光分成不同比例的多个光，如1：8、1：16、1：32、1:64等，这种无源点对多点的分发结构构成了PON的主要优点MSTP/RPR核心/汇聚网络服务器OLTRS232/RS485ONU1490nm波长下行1310nm波长上行8个千兆可达20公里上下行对称1.25G速率NGN软交换电话网关高压变电所机房分光器ONUPOTS电话串口转换百兆以太网百兆以太网EPON光口PON技术简介(二）EPON通过点到多点、单纤双向的PON网络来传送Ethernet报文，EPON链路层采用以太网技术，因此,报文封装上无额外开销。EPON的主要目的是充分利用PON的优点,实现一个分布式以太网交换机的功能。EPON使用G.652标准的单模光纤，下行波长为1490nm、上行波长为1310nm；链路层速率是上下行对称各1.25Gbit/s；EPON网络中光纤的长度为0.5-20KM。PON：无源光网络，采用点到多点（P2MP）结构的单纤双向光接入网络传统光纤通信系统：无源光网络技术：主要区别在哪？传统：点到点网络光纤直连或星型连接；PON：点到多点传统：分光需有电源；

PON：分光器（无需电源）传统：通常需要两根光纤远距离传输；

PON：单纤传输PON技术与传统光技术区别EPON单纤双向技术ODN分光技术（有平均分光/非均分分光）1：32分光1：32分光的内部构成分光器外观分光器外观EPON关键技术-分光

EPON系统中分光器按分路比可分为1：2，1：8，1：16，1:32

按分光形式可分为均分，非均分。在电力配网自动化和自动抄表系统中主要应用的分光器为1：2非均分

分光器外观展示分路器安装在光缆交接箱内光交/光配机柜内出法兰型PON光纤部署模型(总体)方案一符合带状光纤敷设的树性结构方案二符合链状光纤敷设的总线性结构在电力配网通信拓扑中PON的主要组网方式方案一适合业务需求密集的城镇地区，例如电房接入方案二适合呈带状或链状分布的配网线路广播方式EPON的原理——下行数据在ONU注册成动后分配一个唯一的逻辑链路标志LLID；在每一个分组开始之前添加一个LLID，替代以太网前导符的最后两个字节；ONU接收数据时，仅接收符合自己的LLID的帧或者广播帧。EPON的原理——上行数据TDMA方式上行通信采用TDMA方式实现多点接入，每个ONU在由局端设备统一分配的时隙中发送数据帧，所分配的时隙补偿了各个ONU距离的差距，避免了各个ONU之间的碰撞。方式二：可靠性要求高的接入环境，可以采用手拉手网络，实现全光路保护PON技术：光纤保护方式一：骨干光纤的保护方式，倒换时间小于50毫秒PON多业务接入能力(多业务透明通道)利用彩光技术提供透明多业务通道，实现多种业务共网可支持4、8、16通道，通道间业务相互隔离通道具有透明性，可实现混合速率(1G,2.5G,10G…)和混合接口(以太网、TDM、视频RF/DVB…)OLT波长分配方案(举例)ONUOLT彩光接口实现多业务接入和业务隔离分配λ1给上网宽带接入，带宽2.5G分配λ2给配电自动化业务,带宽2.5G分配λ3给CATV电视业务PON在电力应用中的优势PON适合电力系统接入点分散、环境复杂、接入点扩容变化大的特点，无源分光器可以实现支路的随时扩展OLT、ONU和ODN组成了1个分布式的广域以太网交换机，一个PON接口的光纤传输带宽可以由多个ONU共享带宽EPON具有比SDH更低的成本优势，支持带QoS的数据、话音、CATV可以灵活地组建总线型、星型等多种拓扑，覆盖广域范围（1）成本低、维护简单，容易扩展，易于升级。EPON结构在光传输途中不需电源，没有电子部件，因此容易铺设，基本不用维护，可节约长期维护成本和管理成本；EPON系统对局端资源占用很少，模块化程度高；（2）提供非常高的带宽。EPON目前可以提供上下行对称的1.25Gbit/s带宽，并且随着以太技术的发展可以升级到10Gbit/s。（3）节省光纤资源，服务范围大。EPON作为一种点到多点技术，可以利用局端单个光模块及光纤资源，服务大量终端用户，特别适合配网环形或链型拓扑。（4）安全可靠性高。PON终端与终端之间是并联关系，任何一个终端或多个终端故障，不会影响整个系统稳定运行。EPON优点表现面（一）（5）带宽分配灵活，服务有保证。EPON对带宽的分配和保证都有一套完整的体系，可以通过DBA（动态带宽算法），DIffServ,PQ/WFQ,WRED等对每个用户进行带宽分配，并保证其QOS。（6）EPON是基于以太网的无源光网络，采用的标准是IEEE802.3ah,相对与其他XPON技术，GEPON是目前最为成熟，商用最广的PON技术。（7）完善的网管功能。EPON支持配置管理，性能管理，故障管理，安全管理，告警管理等功能，能管理到ONU的PON的每个端口业务。EPON优点表现面（二）PON与交换机组网区别2、一台设备失效，下游业务全部中断！1、一条光纤支路失效，下游业务全部中断！分支光纤失效SwitchSwitchSwitchSwitchSwitch交换机失效SwitchSwitchSwitchSwitchSwitch中心局Switch中心局Switch交换机多点失效性分析（链型组网）1、多台设备失效，不影响其他节点正常使用2、多条分支光纤失效，不影响其他节点正常使用ONU1ONU2分支光纤失效ONU4ONU3ONU5中心局OLTONU1ONU2ONU失效ONU4ONU3ONU5中心局OLT备用光纤主用光纤分光器PON端口失效PON多点失效性分析（链型拓扑）当交换机环网中存在多个节点的多条链路全部中断时，整个环上其他节点依然可以正常通信，但两个断点之间的节点通信已经中断，从整个环网中消失！！RS232主干光纤主干光纤电力终端交换机组网多点失效性分析（环型拓扑）孤岛，通信失效！！由于在链型结构已经分析了设备的多点故障，和环型组网故障类似，因此，着重分析光纤多点失效性当PON环网中存在多个节点的多条链路全部中断时，整个环上其他节点（包括断点之间的）依然可以正常通信！局端OLTONU3ONU2PON口APON口BRS-232ONU4双光平面PON口保护RJ-45RS-485FTUFTUDTURS-232FTURS-232FTUONU1ONU5主链链光纤备用链光纤无源分光器PON多点失效性分析（环型拓扑）键桥公司EPON产品业务类型和设备类型业务类型：电力EPON综合接入系统可能承载的业务类型包括以太网/IP业务和RS232/485串口业务，电力EPON综合接入系统应具有承载以太网/IP业务和RS232/485串口业务的能力，支持IEC60870-5-101、IEC60870-5-104、CDT、DNP、ModBus等多种电力通信规约（透传）。可选支持数据业务（语音业务、视频监控业务）、TDM业务等。OLT设备类型

OLT设备包含二个或者多个PON接口，应支持以太网/IP业务，提供以太网上联接口，OLT可选支持环路保护协议。

OLT设备分为机架式、盒式两种。盒式应支持以太网/IP业务。ONU设备类型

ONU设备可能有多种类型。根据电力系统配电网业务的应用场景，规定以下ONU类型：抄表应用ONU：有承载以太网/IP业务的能力，具有1或4个FE以太网接口，主要应用于AMRS(自动抄表系统）中。具有一个或两个PON接口。二次设备（变压器/FTU）监控应用ONU：有承载以太网/IP业务和RS232/485串口业务的能力，支持IEC60870-5-101、IEC60870-5-104、CDT、DNP、ModBus等多种电力通信规约。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。国电对于EPON设备要求EPON部分产品概览(一)单口OLT卡19英寸、3U式机架，双电源备份，支持最多8个OLT模块卡，每个PON口可支持32个ONU同时接入。HA7000机架可混插HA7100/HA7102系列OLT模块卡及1个M7000网管代理卡，所有OLT模块卡由网管卡M7000集中管理。大容量和长距离每个PON口在高带宽的情况下保证10～20km的传输距离，可提供全线速的L2/L3层转发能力高QoS每个PON口支持多达256个逻辑链路（LLID），支持多队列、不同的流权重、数据整形，可有效避免重要业务流量的网络拥塞，全面保障业务的QoS。灵活的动态带宽分配功能支持静态SLA带宽分配，以1Kbps为最小粒度的速率调整。强大的OAM特性支持ONU自动发现和自动注册，支持用户线路测试、远端ONU断纤和断电自动告警。支持MAC地址绑定及过滤、IP地址绑定及过滤、带宽控制、VLAN、流量控制等丰富的可运营、可管理完备的网管功能支持本地CLI,TELNET等管理方式；支持基于SNMP的图形界面统一网管；设备支持远程在线升级；支持对终端的远程诊断，以及快速故障定位等。双口OLT卡EPON部分产品概览(二)盒式设备：双口局端OLTEPON部分产品概览(四)4以太网口ONU终端户外型ONU终端性能指标技术参数工作波长上行1310nm,下行1490nm标称比特率上下对称1.25Gb/s光纤类型SC/PC单模单纤

网络拓扑环型/星型/树型/链型最大分路比1:32最大传输距离≤20KM下行发射光功率2～7dBm上行接收灵敏度-30dBm上行发射光功率-1～4dBm下行接收灵敏度-28dBm上联接口4个RS232或4个RS485，4个RJ45口电源DC12、DC24、DC48、AC220功耗10W环境要求温度：-20～75度，湿度：10%～100%非凝露体积（长宽高）260x130x50(mm)符合电力需要的ONU设备参数网元管理系统散热结构端口电源全金属外壳，散热性强自然散热、减少噪音端口丰富、适应不同应用案例采用专业通信电源90～264VAC；-24v～-72VDC;采用金属外壳；体积小巧，便于安装维护抗电磁干扰性强：

环境温度适应性广，-20～75℃防护用户端口/电源防护4KV键桥公司ONU产品特点小结结合电力配网光纤网络的敷设带状或链状特征，EPON在电力配网中典型应用拓扑如下所示：组网特点：1、主干只需一芯光纤通道。2、分光器（无源）放置灵活，可放置野外3、单PON口最大支持32个节点ONU4、带宽可达1000M5、覆盖范围达20KMEPON链型组网RPR/MSTPRPR/MSTPRPR/MSTPRPR/MSTPRPR/MSTP组网特点：1、局端OLT配置２个光口，使用2芯光纤互为备份。2、每个ONU具有双PON口，冗余1+1备份。3、抗ONU多点失效。4、带宽可达1G5、覆盖范围达20KM高可靠性的双光EPON组网（一）组网特点：1、局端OLT设备实现双备份，随着规模扩大，OLT可形成环网。2、每个ONU具有双PON口，冗余1+1备份。3、抗ONU多点失效。4、带宽可达1G5、覆盖范围达20KM高可靠性的双光EPON组网（二）配电自动化网实际应用案例xx变电站协转1:8分光……电房电房防盗监控防盗监控

WiMAX解决方案WiMAX解决方案WiMAX的主要应用集中在电力系统无线城域网、变电站接入备用通信方式、应急通信、配网自动化等提供宽带和高速的无线接入方式配电终端数量大、分散、距离远，一个中等城市的变压器有上千个，配电终端有上万个，WiMAX采集点直接无线接入，把智能电表采集到的用电量、故障定位等信息传输至最近的光纤覆盖点，再通过高速光纤骨干网络把数据传输至调度中心。WiMAX技术简介WiMAX全称为WorldInteroperabilityforMicrowaveAccess，即全球微波接入互操作。WiMAX标准是IEEE802.16。它是一项无线城域网(WMAN)技术，是针对微波和毫米波频段提出的一种新的空中接口标准。4G?WiMAX与3G的比较SCDMA(“大灵通”，同步码分