电网终端通信XPON系统推进电网智能化，xPON

由中国电机工程学会电力信息化专委会、国网信息通信有限公司主办的、北极星电力网全程直播的2012电力信息化年会上，上海贝尔股份有限公司电力方案及业务推广总监周小明在本次大会上做了以《电网终端通信XPON系统推进电网智能化》为题目的主题演讲，以下为现场文字直播：

周小明：大家上午好，我今天跟大家汇报的题目是10/0.4kv电网终端通信XPON系统推进电网智能化的演讲。内容有四方面，我们是为10/0.4kv网架结构及其特点进行分析。第二个对10/0.4kv电网三类业务的需求。终端通信XPON系统解决方案。第四个是探讨一下XPON电网光缆拓扑设计探讨。

这个图片当中大家会发现很多信息，首先我们来看变电站10kv出现，绝大多数是100KV和35KV变电站出来的，东北地区从66KV出来的，但是还是有一部分直接从22万变电站出来的。

这个变电站里面变压器的台数最少有两台，最多有四台。实际情况当然是有区别的，其中变压器的容量10kv出现，但是最多一台变压器只出12，其中有两台是备用的。10kv主机线，我们并不具体关心它，我们关心的还是变电站出10kv变电站里面变压器台数，实际原则当中我们看到从这五种主机线可以看到，至少应该是三台服务器，最多是四台，而大量的实际情况是两台的特别多，还有地区只有一台。这决定我们方案将来怎么样规划，怎么样适应。

另外就是10kv典型的电缆一次接线图，这里面有三个接线图，从这个可以看到粗的数线条是主线，下面是管网柜，还有变压器。有两个母线出来，四个母线出来，三个母线都有，这是为了提高供电可靠性的接图。

下面是架空线路，有单连的，有双连的，显然是有两个母线，这里面除了变压器以外还有很多开关，他叫分段开关。再往下是10kv配电站，这就是变压器应该有两台，我们大量只有一台，我这上面写的设计原则。这跟实际情况有多少差别呢？

我们在看第二个图片，这就是实际情况了。左上角这张图是我们的一个西部地区的，一个地级市其中一个区里面的10kv一次地理接线图，这个左右项15公里，南北项10公里左右，一共有三个11万变电站。大家可以想在这么大一个范围里面只有三个变电站，这决定什么呢？决定10kv线路长不了的。这是西部地区的，如果我们回到我们东部地区来看这个问题，我们一个乡镇，浙江的一个乡镇，这个乡镇11万变电站有8个，这个符合密度决定配用电网，这个整个网架结构线路一定是长不了。我们把一回10KV线路来看，这里面叫做一次接线图，这个就有这么一个特点，他是做了第三期，他从一开始建设到我们拿到这张图，他不断不断的接入，这是第三期，一共有27个配电站。这个正如上面所说从变电站出来到最远，到这张图右下角最远点，这个线路有3.4公里。同时我们会发现，这个结构里面有一个点，在中间是一个什么呢？是一个枢纽的开闭锁，这个特点对我们做脱铺结构是很有作用的。

右边是10/0.4KV的电网一次接线图，最上面是箱子、柜子，里面可能是开关，也可能是变压器，他组成这些变电站，有单向柜，有多项柜的，我们这个是四个箱柜组成的，这里面还有十几米距离。

第二排是架空线路，我们可以看到有单台变压器，这里面还有三台变压器。要注意这三台跟前面设计原则当中的两台概念是不一样的，这个三台是三台为单位的，前面两台是一个人用，一个是备用的主机柜。再往下看是开关，第三排最右边是一个电缆沟，这一层不错，留给我们通讯用的电缆沟光缆铺设是黄的，留的最上面一层，有的放在上面，有的放在最底下了。

再往下是10/0.4KV二次设备，主要是XTU，从这当中可以看到，这个样子就比较多了，当然高端用无线方式传送过去的数据采集装置二次设备装置。实际情况和设计原则可能差距是非常大的，但是不用担心，我们如何入手，我们后面一步一步来说。

了解到这个配用电网一次的网架结构的特点，我们再来了解在这样一个范围，他的业务需求，我们归纳为有三类业务需求。第一类是配网自动化，这里面找了几张图，最上面和最右边是配网自动化，我们来实现配网的潮流的正常的分布，还有潮流的应急情况下的调配，还有故障情况下的网络故障的尽快解决，还有故障之后整个规则，这是我们配网自动化非常重要的一项任务，这是一类业务。

由中国电机工程学会电力信息化专委会、国网信息通信有限公司主办的、北极星电力网全程直播的2012电力信息化年会上，上海贝尔股份有限公司电力方案及业务推广总监周小明在本次大会上做了以《电网终端通信XPON系统推进电网智能化》为题目的主题演讲，以下为现场文字直播：

周小明：大家上午好，我今天跟大家汇报的题目是10/0.4kv电网终端通信XPON系统推进电网智能化的演讲。内容有四方面，我们是为10/0.4kv网架结构及其特点进行分析。第二个对10/0.4kv电网三类业务的需求。终端通信XPON系统解决方案。第四个是探讨一下XPON电网光缆拓扑设计探讨。

这个图片当中大家会发现很多信息，首先我们来看变电站10kv出现，绝大多数是100KV和35KV变电站出来的，东北地区从66KV出来的，但是还是有一部分直接从22万变电站出来的。

这个变电站里面变压器的台数最少有两台，最多有四台。实际情况当然是有区别的，其中变压器的容量10kv出现，但是最多一台变压器只出12，其中有两台是备用的。10kv主机线，我们并不具体关心它，我们关心的还是变电站出10kv变电站里面变压器台数，实际原则当中我们看到从这五种主机线可以看到，至少应该是三台服务器，最多是四台，而大量的实际情况是两台的特别多，还有地区只有一台。这决定我们方案将来怎么样规划，怎么样适应。

另外就是10kv典型的电缆一次接线图，这里面有三个接线图，从这个可以看到粗的数线条是主线，下面是管网柜，还有变压器。有两个母线出来，四个母线出来，三个母线都有，这是为了提高供电可靠性的接图。

下面是架空线路，有单连的，有双连的，显然是有两个母线，这里面除了变压器以外还有很多开关，他叫分段开关。再往下是10kv配电站，这就是变压器应该有两台，我们大量只有一台，我这上面写的设计原则。这跟实际情况有多少差别呢？

我们在看第二个图片，这就是实际情况了。左上角这张图是我们的一个西部地区的，一个地级市其中一个区里面的10kv一次地理接线图，这个左右项15公里，南北项10公里左右，一共有三个11万变电站。大家可以想在这么大一个范围里面只有三个变电站，这决定什么呢？决定10kv线路长不了的。这是西部地区的，如果我们回到我们东部地区来看这个问题，我们一个乡镇，浙江的一个乡镇，这个乡镇11万变电站有8个，这个符合密度决定配用电网，这个整个网架结构线路一定是长不了。我们把一回10KV线路来看，这里面叫做一次接线图，这个就有这么一个特点，他是做了第三期，他从一开始建设到我们拿到这张图，他不断不断的接入，这是第三期，一共有27个配电站。这个正如上面所说从变电站出来到最远，到这张图右下角最远点，这个线路有3.4公里。同时我们会发现，这个结构里面有一个点，在中间是一个什么呢？是一个枢纽的开闭锁，这个特点对我们做脱铺结构是很有作用的。

右边是10/0.4KV的电网一次接线图，最上面是箱子、柜子，里面可能是开关，也可能是变压器，他组成这些变电站，有单向柜，有多项柜的，我们这个是四个箱柜组成的，这里面还有十几米距离。

第二排是架空线路，我们可以看到有单台变压器，这里面还有三台变压器。要注意这三台跟前面设计原则当中的两台概念是不一样的，这个三台是三台为单位的，前面两台是一个人用，一个是备用的主机柜。再往下看是开关，第三排最右边是一个电缆沟，这一层不错，留给我们通讯用的电缆沟光缆铺设是黄的，留的最上面一层，有的放在上面，有的放在最底下了。

再往下是10/0.4KV二次设备，主要是XTU，从这当中可以看到，这个样子就比较多了，当然高端用无线方式传送过去的数据采集装置二次设备装置。实际情况和设计原则可能差距是非常大的，但是不用担心，我们如何入手，我们后面一步一步来说。

了解到这个配用电网一次的网架结构的特点，我们再来了解在这样一个范围，他的业务需求，我们归纳为有三类业务需求。第一类是配网自动化，这里面找了几张图，最上面和最右边是配网自动化，我们来实现配网的潮流的正常的分布，还有潮流的应急情况下的调配，还有故障情况下的网络故障的尽快解决，还有故障之后整个规则，这是我们配网自动化非常重要的一项任务，这是一类业务。

第二类业务是用户的用点数和集中采集，大家谈智能电网很多了，实际上这个采集方式，我们这里面体现的是第二排中间这个图，这是集中采集的概念，既然我们用这个来做配网自动化，我们可以顺带把用户电表集中采集方式用它的方式集中采集起来，用这个集中性的时候，我们一个设计一台变压器可能是500个或者1000个电表数都可以同时集中采集，我们也可以采用用电结合起来到用户这一端，我每一户装一个，这样给你做家庭的客服或者根据其他的业务服务。也可以米一个单元或者每一层楼来进行把用户电表数据采集过来，很显然后面说的这三种肯定成本上要高一些。

用户的用点数据的集中采集，第一个要把数据采集过来。第二个我们采集过来干什么呢？我们首先要做收费的管理，还要做什么呢？我们还要做网损的分析，我们还要做什么呢？还要做是不是哪里有漏电，哪里有偷电盗电。还要做什么呢？还要做一些用电行为的分析，这里面采集的时段，采集的方式不同，可以把用电的行为习惯给采集过来。

用电户的增值业务，作为客服这一块，我们把所有的家庭用电都作为智能化了以后，我们会发现这一块用电真正的业务要求还不是很多。我们如果布了这个网，就要考虑怎么样充分利用，首先想到了跟小区合作，跟安防安保合作，跟社区合作。

其次我们要利用用户的资源，可以考虑跟移动、联通进行合作。还有我们还可以根据广电进行合作。当然现在政策上还没有允许我们放开增值业务服务，或者说我们现在这样做的时候可能跟运营商之间有一些冲突，我们考虑这个业务是一个综合业务问题。

作为这三类业务，我们可以考虑在一张物理网情况之下分成三个虚拟网来满足这三个业务需求，同时可以考虑在数据中心也可以这三个业务用一个数据中心，用虚拟的方式分开，同时你也可以考虑每一个业务用一个独立的数据，同时共用一个物理网络的方式来解决服务中心的要求。这三类业务怎么构成是可以灵活的，你如果从最经济，最有效的方法来考虑，你把三个用一个物理网，一个中心是最经济的。

终端通信XPON系统解决方案。这里面讲的是PON，现在市面上已经非常成熟了，这有EPON，还有GPON，他们还有一个什么区别呢？他们终端比比EPON大一些，传输衰减距离也差一些，但是这在世面上已经非常成熟的，怎么选不是非常关键的问题了。

作为PON方式的来解决，我们怎么样很熟练的把这个PON技术能够非常容易的记住呢？我这里提出来，我们XPON概念是一个点对多点光的传输结构技术。作用一个PON解决这样一个方案的时候，我们用什么样的脱铺结构来满足。前面已经了解了一次接线图的结构，很显然第一个最简单的一个典型的树型图结构，二个是新型的星型结构。第三个是手拉手的脱铺结构。这三个结构我们在理论上或者说在方案手机上都是很好做的，但是实际应用的时候大家还是要多多的去考虑。

我们就以前面看到的一次接线图为例，我们做了一个一级终端的结构。首先他整个传输距离都不长，才3.4公里。二个是这个结构里面我们根据分析，他有一个枢纽的开闭锁，这个结构理论上不容易做，但是分析的时候很显然，如果我们的主干光纤是一根光缆，我们肯定会担心我们的主干光纤如果发生断裂的时候，我们整个这一片全丢了，因此在这里面画了两根路由，这在实际当中寻找的是部门，因为本身这个网络就比较密集，少了另外一个光的路由形成主干的路由的时候，提高整个可能性非常重要，这个距离非常短，光缆的成本还是非常小的。

我们考虑之后要适应配用电网经常发生，我们会看到很复杂，很多样，很多变，很不确定，很多这些因素。这些因素你在网络结构怎么样去满足，我们说在这里选择是二分三十二的结构，你说他下面就不发展了，肯定还要发展。你要增加，增加到什么程度，增加超过三十二风装结构装置，你是不是一开始考虑二分六十四，又可以满足发展时间，甚至还可以采用二分一百二十八，你这些用户点的增加通过调整以及分工比就能满足，这是一种非常容易实现的，他的多样性，复杂性，多变性，不确定性的特点。

这些点的增加是有限的，他增加大一定程度，这一条线负载能力就满足不了，但是当地的符合还需要增加，这个点一定需要增加，这时候怎么办呢？这时候需要去问10kv一次性会有什么状态，这个地方符合线都满足不了，那还有另外一条线同样会到开闭锁用另外一条线，这仍然没有变，满足第二条线一样可以用，这样封装结构适应它的变化，我们找到了一种真正能够配用电网的最合适的智能解决方案。这个东西看起来很复杂，但是到最终是有规律可寻的。

你看这个网络的时候还会发现，你主干采用的双固定的，你分支的地方断了怎么办呢？我们只好把这一部分分支丢了，你说真的不希望丢，因为他不能走上环路，但是我们是不是在配用电网考虑每一个点都不能丢呢？我们不是有手拉手方案，我们下面可以看一下。

样是这样一张图，我画了七个方案，这个是手拉手图。这个手拉手图会发现在主干线路上要六级封装，这个六级封装有两个一分二，有两个一分四，有两个一分八，如果说我们用均匀的对称的封装器来做一分二算3.5，这个一分四我们算7.5，一分八是10.5，我们封装欧采用比较经济的器械，这样对称性封装不够用了，你必须要用非对称封装结构来做，你会发现一根线路有三种封装器，我们如果说一个城市里面向南京有186个封装站，线路都超过两万条线路的城市，我们都用非对称封装器，整个网络复杂到什么程度，大家可想而知。我们在主干线光缆发生断裂，如果是分支出现光缆断线同样保不住，这又要回到刚才比较简单的一级封装结构来做，这更容易，更方便，而且手拉手的封装结构对于我们刚才说的，他的用户点不吨增加的时候，我们这个结构是不能满足的，因为什么呢？整个线路衰减就不能满足要求，有的地方做最多要八级封装，还有最多做十二级封装，都是按照95：1，或者95：5或者95：10这样封装结构，我拿这两个封装结构来对比，我们要以最简单的结构来满足最多样的变化。

我们在这个方案里面考虑有一个供电问题，因为开闭锁，联络开关，分段开关，这些地方有一些没有变压器的，这就意味着没有220KV电源。我们回头来看问电器，你电器不是要自动化吗，这要有电力开关来自动化推动，你的用电从哪里来呢？我们现在如果说电动的自动会从旁边拉一个220kv拉过来，我们自己不搞电源。既然他们能够解决电源，我们就不用发愁。

另外一个问题，我们这个地方要不要考虑蓄电池，这个东西回头也需要问什么呢？问一次结构和二次结构，你停电以后恢复供电的时候你驱动电从哪里来，他说需要备用电池，你有我就有，二次也是一样，我恢复供电的时候，我需要了解这个时候开关状态的时候，这个信号也需要你送过去的，这个时候因为是停电的，在恢复供电以后是停电的，如果你的二次需要的时候你也用电，既然你们都用电我也有用，所以就不需要担心的。让我们通信自己解决电多少，那需要15秒，20秒了不得了，我们可以封装器的电，我们也可以考虑感应取电，在10KV下感应取电还是可以的，有风力的发电机启动风速太大，很多地方很低气流是不转的，我们要采用垂直的风机，所以电源方案可以这样考虑。

安装条件有三种情况，第一，我们如果说通信的二次变一次同时来建这样配电站，我们要统一标准，不要各自为政，这样做出来的东西就比较规范，但是确实比较难。

第二种情况需要改造的时候，起码二次专业的通讯可以结合起来，前面探讨二次专业多样化，如果把外壳打开看里面的东西很少的，你问这个厂家，你们东西很小，为什么做这么大，他说了一个笑话，做太小卖不出钱来。我们如果通过一、二次一起考虑，做在一个箱子里面安装是比较规范的。

第三种情况给人家做好，等你通信来建设的时候，你通信自己必须拿出一个安装方案。

在做这些方案的时候同时也碰到了这样一个问题，我们的方案里面有考虑这些站点安全因素的视频、环境建设的东西，我们送过来管理中心去以后给谁，一次专业的人说这个东西究竟该不该用，自己说不出来，二次专业明确说不在我这，通信专业说这个东西该不该我管，我没有明确这个事情。我们目前做的没有考虑，将来是不是要考虑，这个是体制上需要考虑的，这是后面的事情了。

最关键的是我们互动的概念，如果说我们互动的概念到每一户里面除了我们客服需要以外，我们需要增值业务的时候有可能将来不会用。会不会用现在确定不了怎么办，我们可以基于混合的，在没有考虑客服那么高水平的时候，可以用EPON，将你将来发展需要可以换成GPON，或者用新的版本适应不断的业务需求。

容量上面很显然，我也认为容量起码500G到1个T范围里面，在五到十年里面配网自动化需要的。当然还要考虑矩阵保护，电源保护，宽口1+1保护。你的业务再发展，你的平台是不是可以做成2×40G的，这要求你现在选的系统，他的单潮位的容量差距很大，小的20T，大的可以到200T，你将来发展成发展板卡换了就可以有效升级了。

我们的矩阵设备究竟应该考虑多少宽口，这个跟什么有关系呢？这跟我们前面所说的我们变电站的数量，10kv回路数，每一个考虑多数U，这样一个数字有关系。假如我们考虑的是一级封装结构的时候，我们的宽口数量可以打幅度减少，如果考虑的是多级封装结构，有可能一回10kv线路占两个宽口，这时候电力系统对44回系统变电站已经不够用了，所以这个封装结构的考虑是很重要的，对于选择宽口的数量配合的问题也是非常重要的。

我们提倡用多封装体和一级封装结构大量减少宽口的数量，能满足系统的要求。作为ONU考虑的因素呢，我们是做自动化摇信，要测，摇控，同时我们要把用户用电数据信息也可以接进来，同时还考虑这些站点将来有环境监控的业务，同时容纳进来，我们还不要忘记每一个地方留一个口给应急抢救，你可以应急抽检，也可以带上无线路由器覆盖你工作区域范围，很容易实现跟你管理中心联系，这样一个口就比较完善，来实现覆盖更多的要求。

做方案的时候，在调研的时候也是要跟大家探讨的，RS485用户，我们说要满足各种要求，以及我们及时采用电表数据，当你去跟这些厂家了解XTU产品的时候附带提供工业以太网交换机的需求，他业提供，我们业提供，这个时候连接的时候18个孔不会有用了，我们用户电表转换成XTU口也可以减少接口要求，因为这个要求对于附加在这里面的产品是比较高的。

最后一个就是关于整个脱铺结构的设计，前面说了多样性，复杂性，多边性跟不确定性，你不深入的时候发现这四个性拦住你做工作，如果我们仔细分析的时候，我们的复杂根据这些特点的分析以后，他可能就变成只有多样性，根据你多样性经过归纳会发现，这些多样性也会减少。当你跟电器系统和一次设备交流的时候，这种多变性和不确定性也会减少，这样你可以很充分的了解系统的一次、二次的要求以后，来考虑做这个方案的时候更适应你配用电网的要求。在做设计的时候，要充分考虑做出标准化设计跟典型设计，这就牵扯到一个图纸。前面说一个城市可能有几万条线路，每一条线路的设计图纸可能有五到六张，我们想象图纸工作量有多大。我们第一要考虑套用图纸，第二个是标准化设计图纸，剩下具体做具体的方案的图纸设计，这样才能够留下来为运行维护检修服务的成套可用的一套设计图纸。我们现在做的方案当中最后运行人员拿到手以后跟实际情况很多是互相不对应的，电器一次或者调动自动化反映给我们通信人员检修的时候报告的编码都是一次的编码，这个遵循以后才能做出一个符合安全检修服务的方案，留下一个可查询的设计资料。我要讲的内容全部讲完了，谢谢大家。