专利名称：一种ftu通信装置及电力传输系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力通信技术领域，尤其涉及一种FTU通信装置及电力传输系统。
背景技术：
馈线终端(Feeder Terminal Unit简称FTU)是整个配电自动化系统的控制单元，是连接开关和数据采集与控制(SCADA)系统的桥梁，用来对配电开关进行数据采集和控制，与配电主站通信，提供配电系统运行控制及管理所需数据，执行主站对配电设备的控制调节命令，实现配电自动化的各项功能。目前，电力通信方式主要有:电力线载波通信(PLC)、光纤通信等。FTU与整个配电自动化系统的其它单元进行通信时也是主要使用这两种通信方式。PLC是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。最大特点是不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递。目前，PLC主要有以下缺陷:(I)电表处带宽衰减严重大部分情况下，PLC数据需要通过电表传输，带宽往往在这里产生非常大的衰减，这成为PLC的主要技术瓶颈之一。PLC的带宽是否在电表处形成衰减，主要问题在于电表的设计，而不是PLC自身的技术因素，不同电表设备提供商的电表设备是不同的，主要是电容器的位置问题，特别是对·于电容器置前的电表产品，由于会使高频信号发生短路。(2)噪声大、安全性低出现这种情况的主要原因在于，电力系统的基础设施并不具备提供高质量数据传输服务的功能，而且，由于电器产生的电磁波会对通信产生干扰，所以使用电力线进行通信时经常会发生一些不可预知的错误。(3)利用电力线上网的信息安全问题因为电力系统的基础设施和使用特性决定了它是一个开放性结构，虽然采用了技术保护措施，但还不能保证其信息的安全。其次，还存在着带宽的拓宽问题。光纤通信的主要特点是传输容量大、高速率、传输距离长、抗干扰性强、绝缘性能好等，尤其是抗电磁干扰和绝缘性能好这两大特点可应用于变电所、高压线路等高电压强电磁干扰环境，是目前电力系统通信中正在逐步广泛应用的通信方式。在光路上信息可以更加快捷地进行传递，增加整个体统的带宽和网络吞吐量。光纤成本的不断下降，也减少了整个系统的开通费用和维护费用。EPON产业规模庞大，全球应用广泛，国内设备商占据主流，采用点到多点技术，终端到终端之间为并联关系，且在光传输途中不需要电源，没有电子部件，容易铺设，节约长期维护成本和管理成本。EPON能够提供丰富的产品系列和灵活的设备形态，适合各种业务接入和场景部署，全面承载IP、VoIP、WiF1、TDM、xDSL、IPTV、CATV、RS232/RS485等业务，兼顾各种应用场景，具有高带宽、低延时等特点，能为电力行业提供智能电网、配电网自动化、用电信息采集、电力大楼/营业厅接入、PFTTH电力光纤入户等专业、可靠的通信解决方案，能够完全满足智能电网坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的要求。目前，光纤通信的主要缺点在于:光信号转换过程中的稳定性较差，光节点(Optical Network Unit, 0NU)设备出现失效时,光纤通信出现故障。
实用新型内容为了解决现有技术中光纤通信时光电信号转换稳定性差的技术问题，本实用新型提出一种FTU通信装置及电力传输系统。本实用新型的一个方面，提供一种FTU通信装置，包括:至少2个光电转换模块、至少两个光节点0NU、交换模块、配电变压器监测终端FTU协议处理模块、连接器模块和电源模块；其中，其中一个光电转换模块的一端与无源光纤网络PON连接，另一端与其中一个ONU连接；所述ONU分别与交换模块和FTU协议处理模块连接；所述交换模块与所述连接器模块连接；所述FTU协议处理模块分别与交换模块和所述连接器模块连接；所述连接器模块输出电源到所述电源模块；所述电源模块将电压转换后的电源提供给所述光电转换模块、ONU、交换模块和FTU协议处理模块。其中，FTU协议处理模块与所述连接器模块之间通过GPIO、UART或I2C通信接口连接。连接 器模块包括与FTU板卡连接的两组2 X 20的双排针。光电转换模块通过SC接口与PON连接。本实用新型的另一个方面，提供一种电力传输系统包括:配电变压器监测终端FTU、FTU通信装置、光线路终端OLT和主站；其中，所述主站与所述OLT连接；所述FTU通信装置包括至少两个光节点0NU，所述OLT分别通过所述ONU与FTU连接。OLT与所述ONU之间通过光分路器连接。OLT与所述主站之间通过交换机连接；或所述OLT与所述主站之间通过交换机或路由器连接。本实用新型的FTU通信装置及电力传输系统，通过设置多路互为备份的光电信号转换通路，能够在不改变原有光纤网络结构的情况下提高光电信号转换稳定性，实现全光保护倒换，对ONU的起到保护作用。当某个业务通道的MAC出现故障时，可以有备份路径继续支持业务传输，不至于使业务中断。
图1是本实用新型FTU通信装置实施例的结构示意图；图2是本实用新型电力传输系统实施例的结构示意图；图3是本实用新型电力传输系统的具体组网示意图；图4是本实用新型电力传输系统的另一具体组网示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行详细说明。如图1所示，本实用新型FTU通信装置实施例包括:至少2个光电转换模块11a、11b，至少两个光节点0NU12a、112b，交换模块13、FTU协议处理模块14、连接器模块15和电源模块16。其中，光电转换模块Ila的一端与无源光纤网络(Passive Optical Network,PON) I连接，另一端与其中一个0NU12a连接；光电转换模块Ilb的一端与P0N2连接，另一端与其中一个0NU12b连接。光电转换模块用于实现电信号到光信号的转换，光电转换模块通过SC接口与PON连接。ONU模块与交换模块和光电转换模块相连，用于实现EPON协议中所规定的ONU设备功能，与外接的OLT设备共同构成完整的EPON通信系统。ONU12a, 12b分别与交换模块13和FTU协议处理模块14连接。交换模块13与连接器15模块连接。交换模块包括一个5 口的百兆交换芯片及其附属电路，用于连接两个ONU模块、FTU协议处理模块以及连接器模块，主要作用为实现不同网口之间的隔离、镜像以及保护切换功能，交换模块在FTU协议处理模块的管理下工作，根据FTU协议处理模块的指令完成不同的交换功能。FTU协议处理模块14分别与交换模块13和连接器模块15连接。FTU协议处理模块包括一个ARM处理器及其附属电路，主要用于完成网络通信协议以及电力通信协议的处理，其中支持的网络协议为TCP client (支持2个连接)，支持的电力通信协议包括DL/T634.5101-2002,DL/T634.5104_2002、DNP3、SC1801、M0DBUS。FTU 协议处理模块还负责对交换模块进行配置，从而实现单IP非主从工作模式切换。FTU协议处理模块与连接器模块之间通过GP10、UART或I2C通信接口连接。
连接器模块包括与FTU板卡连接的两组2 X 20的双排针。连接器模块上的信号包括一路网口信号、GPIO信号以及多路UART和I2C信号，FTU板卡提供给FTU通信装置的5V电源也从该双排针引出。连接器模块15输出5V电源到电源模块16，电源模块16将5V电压转换成IV、
2.5V、3V的工作电压提供给FTU通信装置中的其他模块。目前，FTU 支持的通信协议有:TCP/IP、HTTP、DL/T 634.5101-2002、DL/T634.5104-2002、DNP3、SC1801、IEC60870-5-101、IEC60870-5-104。这些通信协议的报文，
都可以通过本FTU通信装置直接透传给FTU。如图2所示，本实用新型的电力传输系统实施例包括:FTU25a、25b、FTU通信装置24、0LT22和主站21。其中，FTU通信装置24包括至少两个0NU241a、241b，OLT分别通过0NU241a、241b 与 FTU25a、25b 连接。0LT22通过光分路器23与0NU241a、241b连接。OLT与主站之间通过交换机连接；或OLT与主站之间通过交换机或路由器连接。本实用新型的FTU通信装置中，每一个光电转换模块和ONU的连接形成一路介质访问控制(Media Access Control, MAC)通道。为确保在光信号转换过程中的稳定性,采取了 “手拉手”保护结构，即多个MAC没有主从的顺序，也就是双MAC使用一个IP地址，当MACl出现问题时，FTU通信装置会将业务通道切换到MAC2上，即使MACl再恢复正常，也不会将业务通道切换到MACl上，除非MACl恢复正常后MAC2出现问题。本实用新型通过设置至少两路光电信号转换通路，能够在不改变原有光纤网络结构的情况下提高光电信号转换稳定性，实现全光保护倒换，对ONU的起到保护作用。当某个业务通道的MAC出现故障时，可以有备份路径继续支持业务传输，不至于使业务中断。[0041]基于上述电力传输系统的具体组网有以下两种场景:(一 )不带路由器的组网场景如图3所示，OLT和主站之间没有路由器.其中的交换机作汇聚作用，不是必须的，其存在对业务无影响.PTN为主干传输层设备。图中的每个FTU通信装置支持一条PON线路，每条PON线路归属一个0LT，并且这两条线路同时处于working状态,两条线路能同时转发报文。图中的终端有两个通信接口连到FTU通信装置，每个以太网口有一个IP地址(手工配置，目前终端不支持DHCP).两个端口都处于工作状态.两个端口的业务都连接到FTU通信装置，由FTU通信装置决定使用哪个以太网口。正常情况下，业务流从MAC1— > OLT- >主站；FTU通信装置选用默认端口信息(IPl)。当主用MAC I链路故障时，业务流从MAC2— > OLT- >主站。如图3所示，终端、主站都分配两个IP地址，分属于两个网段:1、IP 1、IP2、IP 5 属于网段 I。2、IP a、IP b、IP e 属于网段 2。主站和终端依赖多IP，实现路由/网关分离，主站后台和终端的通信由后台和终端进行双发选收，双发报文的DIP/SIP都不相同，图中左侧路径为工作路径，当工作路径故障时，王站系统切换接收右侧路径上的报文，实现双发选收。
对上行流量，终端不打CVLAN，所以要求FTU通信装置通过两个以太网口接入终端，两端口通过建untag流支持；如果终端支持打cvlan，则可以只通过一个以太网口接入。FTU通信装置的两个PON 口同时处于working状态，报文基于MAC+VLAN进行二层转发。对上行流量，图中左侧线路的报文的目的IP为IP 5，此目的IP和终端的IP I同属网段1，所以直接通过ARP请求，获取IP 5对应的MAC地址，终端将使用IP 5的MAC封装该业务报文，FTU通信装置使用此目的MAC进行报文转发。图中右侧线路的报文的目的IP为IPe，此目的IP和终端的IPa同属网段2，所以直接通过ARP请求，获取IP e对应的MAC地址，终端将使用IP e的MAC封装该业务报文，MAC使用此目的MAC进行报文转发。( 二 )带路由器的组网场景如图4所示，OLT和主站之间有路由器。这个路由器作为网关设备，把OLT和主站隔离在两个网段。图中交换机作汇聚作用，不是必须的，其存在对业务无影响.PTN为主干传输层设备。图中的每个FTU通信装置支持一条PON线路，每条PON线路归属一个0LT，并且这两条线路同时处于working状态,两条线路能同时转发报文。图中的终端有两个通信接口连到FTU通信装置，每个以太网口有一个IP地址(手工配置，目前终端不支持DHCP)。两个端口都处于工作状态。两个端口的业务都连接到FTU通信装置，由FTU通信装置决定使用那个以太网口。与图3不同的是，图3在路由器处要作一次IP地址转换，这样把OLT以下的网络和其他网络隔离，提高了网络的安全性.除此之外，图4的业务流程与图3相同。如图4所示，终端、主站都分配两个IP地址，分属于不同网段:[0061]1、IP1、IP2、IP3 属于网段 I ;2、IP4、IP5 属于网段 2 ;3、IPa、IPb、IPc 属于网段 3 ;4、IPcU IPe 属于网段 4。对所有终端，网段I的路由网关为IP 3，网段3的路由网关为IPc ;对主站，网段2的网关为IP4 ;网段4的网关为IPd。主站和终端依赖多网段、多IP，实现路由/网关分离，主站后台和终端的通信由后台和终端进行双发选收，双发报文的DIP/SIP都不相同，MACl为工作MAC，当MACl故障时，FTU通信装置将业务通道切换到MAC2上。对上行流量，终端不打CVLAN，所以要求光模块通过两个以太网口接入终端量，两端口通过建untag流支持；如果终端支持打cvlan,贝U可以只通过一个以太网口接入。FTU通信装置的两个PON 口同时处于working状态，报文基于MAC+VLAN进行二层转发。对上行流量，图中左侧线路报文的目的IP为IP 5，IPl所在网段路由网关为IP3，所以通过ARP请求，终端将使用IP3对应的MAC封装该业务报文，FTU通信装置使用此MACl进行报文转发，MACl出现问题时使用MAC2。图中右侧线路报文的目的IP为IPe，IPb所在网段路由网关为IPc，所以通过ARP请求，终端将使用IPc对应的MAC封装该业务报文，FTU通信装置使用此MACl进行报文转发，MACl出现问题时使用MAC2。应说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型而非限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，一切不 脱离本实用新型的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。
权利要求1.一种FTU通信装置，其特征在于，包括:至少2个光电转换模块、至少两个光节点ONU、交换模块、配电变压器监测终端FTU协议处理模块、连接器模块和电源模块； 其中一个光电转换模块的一端与无源光纤网络PON连接，另一端与其中一个ONU连接；所述ONU分别与交换模块和FTU协议处理模块连接；所述交换模块与所述连接器模块连接；所述FTU协议处理模块分别与交换模块和所述连接器模块连接；所述连接器模块输出电源到所述电源模块；所述电源模块将电压转换后的电源提供给所述光电转换模块、0NU、交换模块和FTU协议处理模块。
2.根据权利要求1所述的FTU通信装置，其特征在于，所述FTU协议处理模块与所述连接器模块之间通过GPIO、UART或I2C通信接口连接。
3.根据权利要求1或2所述的FTU通信装置，其特征在于，所述连接器模块包括与FTU板卡连接的两组2X20的双排针。
4.根据权利要求1或2所述的FTU通信装置，其特征在于，所述光电转换模块通过SC接口与PON连接。
5.一种电力传输系统，其特征在于，包括:配电变压器监测终端FTU、权利要求1至4所述的FTU通信装置、光线路终端OLT和主站； 其中，所述主站与所述OLT连接；所述FTU通信装置包括至少两个光节点0NU，所述OLT分别通过所述ONU与FTU连接。
6.根据权利要求5所述的电力传输系统，其特征在于，所述OLT与所述ONU之间通过光分路器连接。
7.根据权利要求5或6所述的电力传输系统，其特征在于，所述OLT与所述主站之间通过交换机连接；或所 述OLT与所述主站之间通过交换机或路由器连接。
专利摘要本实用新型公开了一种FTU通信装置及电力传输系统。其中FTU通信装置包括至少2个光电转换模块、至少两个光节点ONU、交换模块、配电变压器监测终端FTU协议处理模块、连接器模块和电源模块；其中，其中一个光电转换模块的一端与无源光纤网络PON连接，另一端与其中一个ONU连接；所述ONU分别与交换模块和FTU协议处理模块连接；所述交换模块与所述连接器模块连接；所述FTU协议处理模块分别与交换模块和所述连接器模块连接；所述连接器模块输出电源到所述电源模块；所述电源模块将电压转换后的电源提供给所述光电转换模块、ONU、交换模块和FTU协议处理模块。本实用新型提高光电信号转换的稳定度。
文档编号H04B10/032GK203119898SQ20122056024
公开日2013年8月7日 申请日期2012年10月30日 优先权日2012年10月30日
发明者熊晓方, 王凯睿, 周晓芬, 吴国良, 王东山, 周寒冰, 汪波涛, 陈雨新 申请人:江西南昌供电公司, 国网电力科学研究院, 国家电网公司