小区配电网中的通信系统安装工艺探讨
郝家敏
(华东送变电工程公司，上海201107)
[摘要] 介绍了小区智能配电网中通信系统的几种组网方式，阐述了基于EPON技术的小区配电网中通信解决方案，总结了施工中目前存在的难点及不足，并结合施工经验及小区配电网的施工特点，提出了优化安装施工工艺，可以有效提升小区配电网中通信系统的可靠性与稳定性，旨在为同行业者提供借鉴与参考。
关键词 EPON 小区配电网 通信 安装工艺
中图分类号 TM73;TN915.853
1目前常用的配电网通信技术
1.1电力线载波通信
电力线载波通信(PLC)是电力系统特有的通信方式，利用输电线作为传输媒介，将数据调制成载波信号或扩频信号耦合到现有电力上，传输语音数据、远动信号、电报及远方保护信号其优点在于电力线非常坚固，可以应对自然界的各种不利因素(如恶劣天气、外力破坏等)，保证载波电路的稳定运行，同时其传输信号的路径与电力线的路径吻合，可以降低投资成本，维护也很方便。但其缺点也显而易见：电力线间歇性噪声大，信号衰减严重，大规模组网比价困难。该技术现在主要用于对实时性与可靠性要求不高的小规模系统中。
1.2无线通信技术
无线通信使用电磁波作为通信载体，不需要固体介质。微波通信具有容量大、建设速度快、抗灾能力强等优点，主要用于视距或超视距的中继通信。其缺点是绕射能力差，易受干扰。目前使用无线通信技术的方式主要有窄带数传电台、扩频电台、宽带无线通信以及无线公网通信(GPRS)等。
1.3光纤通信
光纤通信是以光波为信号载体，以光纤为传输媒介的通信方式。光纤通信具有传输频带宽、通信容量大以及抗电磁干扰能力强等优点。光纤通信的具体组网方式目前主要有以下几种：基于SDH/MSTP的光通信、基于“RS232/485光猫”的光通信、基于工业以太网交换机的光通信以及基于以太网无源光网络( EPON)的光通信。
基于SDH/MSTP的光通信在主干电力传输网中的应用非常广泛，高传输带宽、支持多种环网保护协议、抗干扰性强等性能为电力通信提供了一个健壮的平台。但在配电网自动化通信中，SDH设备对其工作环境要求较高、带宽利用率较低、施工难度较大、成本较高。
基于“RS232/485光猫”的光通信利用光猫设备将RS232/485信号进行长距离延伸，从而将配电自动化终端以RS232/485总线方式连接起来，上行通信接口通过协议转换设备在通信子站进行汇聚。大量的配电自动化终端设备通过光纤进行串接，组网简单、成本低廉、配置灵活，但它无法实现和子站设备间的统一网管、通信效率低、无法承载大容量以太网数据、抗电磁于扰能力差、光纤资源利用率低。
基于工业以太网交换机的光通信组网是通过在配电网中各个监测点布放工业级交换机，进行光纤连接组建基于EAPS协议的光纤以太网。工业以太网交换机具备高带宽、环网保护、IP化趋势等优点，但其对配电网光纤走向要求较高，无法满足配电网通信的点到多点通信结构、扩容性、抗多点失效等要求。
基于以太网无源光网络( EPON)的光通信克服了以上几种光通信组网方式的缺点，具有高带宽、扩展性强、与现有以太网兼容、管理方便等特点，在配网通信中应用广泛。同时EPON继承了以太网的低成本和易用性，是光纤到户(FTTH)中性价比最高的组网方式，为智能电网的远景应用提供了扩展空间。
2 EPON在配网通信中的应用
EPON通信网络的全部构架分三层：主控制层、骨干通信层与接入端通信层。其在配网中的常用解决方案如图1所示。
其中，主控制层为以太网构建，骨干通信层一般采用SDH/MSTP环网，接入端通信层采用PON结构组网。在小区配电网项目施工中，主控制层、骨干通信层均已建好，我们面对的主要是接入通信层PON组网的施工。
EPON(Ethernet Passive Optical Network)，基于以太弱的无源光网络，是一种采用点到多点(P2MP)结构的单纤数据双向传输的光纤通信技术，由局侧的光线路终端(Optical Line Terminal，OLT)、中间的光分布网络(Opti-cal Distribution Network，ODN)以及用户侧的光网络单元(Optical Network Unit，ONU)组成。一个基本的EPON组成如图2所示。
3小区配电网通信系统安装施工现状分析
3.1设计深度不足
电力通信系统的设计要求设计人员对电力系统和通信系统都很熟悉，而在现实中，这样的设计人员相当匮乏，导致在电力通信工程设计中，囿于设计人员自身的素质，施工图设计都达不到足够的深度。在作者接触的住宅小区配套项目中.通信部分的设计图纸一般只有外线光缆走向图、系统通信施工图，而对于小区内光缆的路径，一般只有一句“沿电缆通道敷设”。系统通信一般只有变电站内通信设备的安装图、，对于用户电能采集器、集中器等用户侧部分基本不涉及，造成施工单位无图可依，小区内的通信安装乱象丛生，使得以后的维护工作量增加。
3.2涉及专业多，需其他专业协作施工
通信系统是小区配网的重要支持系统，贯穿所有专业。住宅小区配套项目一般有电缆专业、土建专业、变电专业、通信专业参与。在通信施工中，因为图纸设计深度不足，许多通信预留孔洞没有设计，这就要求土建阶段通信施工人员就要介入，确保通信预留孔洞满足要求。许多新建小区都采用箱式变电站，空间有限，通信专业要与变电专业协调，确保通信设备的安装空间。小区内的配线光缆一般都采用光纤复合低压电缆( OPLC)，而OPLC是电缆专业施工的，为了确保OPLC敷设长度满足通信需要，在电缆敷设时需要通知电缆专业施工人员，不得随意切断OPLC电缆。作者就多次遇到电缆施工人员随意切断OPLC，导致光纤长度不足，只得重新敷设一根光缆的事故。
3.3施工人员缺乏通信知识，施工质量低下
通信作为一个独立的专业，与其他专业有许多本质的不同。现阶段，由于电力设施许可证的门槛，电力通信项目的施工大都由熟悉电力安装的单位负责施工。这些施工队伍有丰富的电力工程施工经验，但对于电力通信这样跨学科的特殊项目，在经验和知识上大都不足。作者在实际工作中就多次遇到过施工人员敷设光缆时采用电缆的施工方式，造成光缆受损无法使用的事故。由于缺乏光缆线路、通信设备施工特点的相关经验和知识，造成电力通信施工质量的低下。
4 EPON安装工艺要点
4.1光缆敷设
主干光缆敷设：小区配电网中使用的光缆均为普通非金属光缆，其机械强度较小，一般采用人力沿已建排管内敷设。光缆在敷设前应进行单盘测试，以确保光缆出厂质量合格。在管道内光缆施工前，应检查进行管孔位置、管孔是否通畅。先在管孔内敷设保护子管，多根子管宜采用不同颜色加以区分。光缆敷设过程中应保持匀速牵引，牵引速度在10 m/min左右。施工中全线保持联络畅通。在光缆路径转弯处(上下或左右)加装导向滑车，以防止光缆弯曲半径过大，造成损伤。光缆施工中的弯曲半径不得小于光缆外径的20倍。光缆敷设到位后要预留足够的接续长度，一般余缆长度为5m。光缆端部要密封处理并做好标记，以方便接续人虽确定光缆连接的终端名称。
楼宇内光缆敷设：楼宇内进户光缆一般选用皮线光缆，此种光缆抗拉强度弱，在敷设时要特别注意牵引力度。楼内垂直方向沿弱电竖井内走线槽敷设，超高建筑每50 m导引一次，同时将下端已敷设到位的光缆绑扎牢固，防止自重损伤光缆或过长导致光缆扭曲、打小圈。无弱电竖井的建筑，要加装阻燃硬质PVC保护管。楼内水平方向皮线光缆要安装在硬质阻燃PVC保护管或钢管内，采用暗管时，预埋管线控制在30 m以内，超过30 m要设过路箱，每段预埋管的弯曲不得超过2处，不得形成S弯。
OPLC复合电缆一般由电缆专业施工，其施工方法参照低压电缆敷设方式。OPLC进入变电站后，站内通信设备与OPLC线缆还有较长距离，此段一般选用尾缆连接，尾缆特性与皮线光缆类似，敷设在站内电缆沟或线槽内，敷设前要先敷设保护管，然后穿保护管敷设。
4.2 ODN及ONU设备安装
ODN包括线路和设备，其设备主要是光连接器与光分路器(分光器)。小区配网中的ONU按照远景规划，一般有3种用途：配网自动化、用电信息采集(自动抄表)、三网融合。目前笔者接触的项目只有配网自动化、用电信息采集用ONU。配网自动化用ONU安装在箱式变电站(WX)，环网柜(WH)、街坊站(PT)、开关站(KT)中的FTUlRTU/TTU等设备附近，用电信息采集用ONU安装在用户电表附近。
配网用ONU与ODN设备安装在设计位置，箱式变电站、环网柜等成套设备都设有通信小箱，里面有专门安装位置，按照图纸说明安装即可。街坊站与开关站内的相关设备一般安装在通信屏内，安装位置在ODF(光纤配线模块)的上方。
用电信息采集用ONU安装在配电间内(一般在二楼或底层)，每幢楼的每一单元安装一个，;通过信息集中器与采集器与智能电表采用RS485通信电缆连接。ONU安装在定制的ONU表箱内，ONU安装的位置应便于电源连接(ONU设备的用电没有设计图纸)，引入的电源线加装阻燃硬质PVC保护管。安装高度一般在1.5 m。
4.3光缆接续工艺
在电力通信工程中，光缆接续采取热熔法，不采用冷接法。热熔法的原理是光纤熔接机的电极放出高温电弧将石英光纤熔化，同时运用准直原理平缓推进，以实现光纤模场的耦合。热熔法的熔接质量比冷接法高出许多。熔接前要去除光缆前端牵引时直接受力的部位，然后根据接头盒的固定位置及盘纤余量确定开剥的外护层长度，用滚刀等专业工具去除光缆的外护层。外护层去除后，清理光纤束管外的油膏，然后根据接头盒的加强件固定位置切除多余的光缆加强芯，将光缆固定在接头盒内，并切除光纤束管，露出光纤，清理光纤附着的油膏，同时确定纤序。在光纤上套上带有钢丝的热缩套管，然后用米勒钳出去光纤的涂覆层，并用酒精擦拭干净。将光纤放入光纤切割刀进行端面制备，光纤切割时要准、稳、快。光纤应是被崩断的，切好后的光纤用肉眼观察应端面平整，无毛刺、缺损。若出现缺陷，应重新切割。将制备好端面的光纤放入熔接机内，按照熔接机操作步骤进行光纤熔接。光纤熔接要按照纤序依次进行，连续完成，不得随意终端，以防止弄错顺序。光纤熔接机一般都可以即时显示单点双向平均熔接损耗，此数值应小于0.05 dB，最大不超过0.1dB，整个中继段所有接续损耗大于0.05 dB的接头比例不应大于10%。光纤全部熔接好后进行盘纤及接头盒封装操作。光纤的盘圈以美观为准，盘圈的半径不应小于40 mm，盘绕后要可靠固定，并不得有扭绞受压现象。接头盒按照厂家要求进行封装，密封要良好。架空光缆的中间接头盒固定在电杆或吊线上，管道光缆的中间接头盒应牢固固定在人孔壁上。终端接头盒一般采用ODF，安装在通信屏内。接头盒封装好后要对余缆进行盘扎，余缆盘圈应整齐有序、美观，不得交叉扭曲受力，捆绑点应不步于4处。
4.4跳纤安装
小区配网中光纤的跳纤至关重要。跳纤本身的安装并不复杂，跳纤的对应关系才是施工的难点。在一个1000户的中型小区内，可能有1～2个中心站、2～5个街坊站、10个以上的箱变或环网柜、100个左右住户单元，要实现配网自动化以及自动抄表，通信信号从未端传至信息平台中间要经过许多环节，整个光通道的建立需要上千根的跳纤，一根跳纤的端口错误可能会造成一个或一片信号无法上线。在设计图纸上，一般光纤通道仅设计到箱变，箱变到环网柜、环网柜到用户、分光器端口的分配一般不做设计，需要施工单位根据现场情况做优化设计。光纤跳纤的优化设计应从下到上进行规划，即从最末端的ONU端口开始，绘制其信号通道所有节点的拓扑图，同时整理出每个节点的上下层光纤线路连接表。这项工作需要获得现场的第一手资料，并且比价枯燥，但对信号的上线率的提升以及消缺、后期维护等工作有极大的帮助。笔者施工的项目均采用了这种方法进行跳纤布置，所有终端的首次信号上线率都在90%以上，其他施工单位的首次上线率基本都达不到75%。跳纤安装时，连接法兰(SC型跳纤)或卡扣(FC型跳纤)要连接紧，跳纤盘整以美观为准。跳纤安装好要悬挂标识牌。
5结束语
与传统的小区配网通信系统相比，基于EPON的通信组网方式有很多优点，最重要的优点是易于拓展更深层次的应用，所以在新建小区多采用这种方式进行配网自动化与自动抄表的建设。对新技术知识和经验的缺乏，增加了施工的难度，造成了施工质量的下降。理解EPON技术的内涵、积累施工经验是提升小区配网通信项目施工质量的有力保证。
参考文献
[1]中国电力企业联合会，电力工程造价执业教育丛书(通信工程)[M].北京：中国电力出版社，2012：15-17.
[2]姜顺智.EPON技术在智能化小区接入的应用[D].北京：北京邮电大学，2009.
[3]王翔，樊强，张军，胡阳.基于EPON的配电通信接入网ODN设计[J].电力系统通信，2012(33):5-8.
