随着社会经济的快速发展,人们越来越重视能源短缺问题,智能电网就是在这样的背景下被提了出来。近些年,随着绿色能源系统的发展,人们又提出了建立优质、高效的智能电网的概念,而智能变电站正是智能电网的重要组成部分。传统的智能变电站通信系统存在的结构复杂成本高、实时性低和可靠性不足等缺点,已经不能满足系统日益增长的需求。为此,本文从智能变电站通信网络的需求出发,结合无源光网络的优势,设计出一种类似EPON结构的双纤双向分布式环形光交换网络方案,并对方案中的母差节点和间隔节点的结构以及电网业务收发流程进行了详细的阐述。本文还提出了适用于智能变电站的波分复用业务隔离方法,使得智能变电站通信系统中两类电网业务能够同时传输。我们通过建立物理仿真模型对系统的传输性能进行了分析验证,重点从功率损耗的角度研究了系统对功率预算的需求。我们的结果表明,该分布式环形光交换网络结构能够很好地实现电网业务的传输,并且眼图也很清晰,说明传输信号的质量很好。另一方面,本文针对智能变电站中的两大类电网业务即GOOSE业务和SV业务设计了相应的调度算法。在整体系统时钟同步的基础上,为周期性业务设计了时隙轮询调度策略,实现了心跳业务的无冲突传输。此外,针对突发性跳闸业务突发性强、业务量低的特点,结合共享媒介随机访问的思想以及IEC61850协议中规定的“1248”发送规则,为其设计了相应的调度算法。为了评估该调度算法的性能,我们建立了离散时间模型对其进行仿真。结果表明,该调度算法能够满足应用的需求。此外,本文还设计了链路发生故障时的业务的保护方案,以确保通信的可靠性。然后,本文从带宽速率和功率损耗两个角度出发,讨论了整个系统的可扩展性问题。仿真结果为设计网络接入间隔节点的数量和未来的扩容需求提供了依据。我们的研究表明,通过在网络中接入EDFA可以有效地增加系统接入节点的数量。最后,本文从成本的角度出发,找到了目前存在的一些应用方面的问题,这也为未来的进一步深入研究打下了基础。