配网 自动化区域保护使用EPON通信存 在的问题及解决方法

 配电网在区域保护方式下，当某条10Kv线路的某个点发生短路故障时，配变终端能够根据相邻终端传输来的短路电力变量并判断故障点，并根据继电逻辑自主决策开闸和合闸命令。通过故障点相邻开关的闭合控制，可以在主断路器跳闸前，把故障点切除，从而尽可能小地缩小因故障停电区域，提高供电可靠性。整个过程应该在150ms内完成，否则主断路器跳闸，全区域停电了。这种区域防护的要求是通信和故障判决时间要足够短，留下的时间是给故障区域相关开关装置动作用。 
　　在配变终端通信方面，需要在终端间实时传输（组播方式）电力线路测量值，开关状态和时间同步信息（通常借用智能变电站标准IEC61850的SV，GOOSE报文）等，保证配变终端判断故障，同步操作时序。 
　　SV及GOOSE报文要求实时地均匀地传递，但原生EPON系统很难保证这种低时延抖动通信要求。问题来自于原本是EPON优势的P2MP（点对多点）通信机制。在P2MP的通信方式下，变电站侧的OLT对配变终端侧的ONU的通信的下行数据流是TDM（时分复用）方式，信息脉冲可以非常及时地到达各个终端。而ONU对OLT的上行通信方式是TDMA（时分多址），ONU上行通信受到OLT的控制，OLT会根据通信繁忙情况和优先级情况动态分配每个ONU上传数据窗口。因此ONU上行数据流并不是想发出就能发出的。特别是当OUN上行传输实时报文时，会因为上行时间窗口的不均匀而造成同步接收端获得的是一个不可预估的同步信息。使得参与区域保护的多个配变终端延误故障判决，扰乱相关开关动作时序。 
　　三、改善EPON时序，优化终通信逻辑 
　　问题的解决至少要从两个方面入手。一方面减小EPON的传输抖动，改进现有的EPON系统：现有EPON系统的标准化比较完善，但面临新问题仍然有改进空间。在P2MP机制中，上行时间窗口的令牌发放方式可以增加一种固定配额方式。在这种模式下，OLT为每个参与通信的ONU等时派送均匀的上行窗口。保证ONU的上行传输时延抖动小，或有规律，或可预估。 
　　另一方面提高配变终端的抖动容限。既然配变终端已经向智能化发展，那么在通信方面的容错能力也将是改进方向。可以从在发送报文长度，时序同步判决机制上改善。 
　　四、结束语 
　　电网会向智能化发展，配网自动化是智能配电的第一步，海量的配网终端使得电力传输的最后一个阶段可查，可控。面对海量的配网终端，从综合考虑，EPON以点对多点的通信方式可能是比较好的通信方式选项。面对配网保护的智能化发展，EPON仍然有潜力改进升级。这些改进就像EPON从民用产品向工业产品的改进一样快速和有成效。 
　　参考文献 
　　[1]郑颖杰 EPON在配网自动化中的挑战与对策， 中国电机工程学会电力通信专业委员会第九届学术会议，2013. 
　　[2]魏勇 智能变电站过程层网络采用EPON 技术实用性研究. 
　　[3]IEEE 802.3ah Ethernet in the First Mile Task Force[EB/OL].[2010-11-05].http：//www.ieee802.org/3/efm/. 
　　[4]智能变电站继电保护规范. 国家电网企业标准.Q/GDW 441-2010. 
　　（作者单位：和记奥普泰通信技术有限公司） 
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