基于EPON技術(shù)的配電自動(dòng)化系統(tǒng)研究

趙方方

（宿州明麗電力規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司 安徽宿州 234000）

基于EPON技術(shù)的配電自動(dòng)化系統(tǒng)研究

趙方方

（宿州明麗電力規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司 安徽宿州 234000）

關(guān)于配電網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化這一技術(shù)，是保證智能電網(wǎng)可以進(jìn)行有效數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊罁?jù)因此，對(duì)于配電自動(dòng)化技術(shù)我們必須做到與時(shí)俱進(jìn)，通過(guò)現(xiàn)代化的信息技術(shù)與通信技術(shù)對(duì)其進(jìn)行有效的改善，對(duì)于保證電網(wǎng)運(yùn)行安全具有十分重要的積極意義。EPON是一種基于以太網(wǎng)的PON技術(shù)，將其應(yīng)用在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中能夠顯著提升通信的可靠性。本文對(duì)EPON技術(shù)在配電自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。

EPON技術(shù)；配電自動(dòng)化系統(tǒng)；應(yīng)用分析

我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展令電力事業(yè)得到了快速的發(fā)展，為了保證電網(wǎng)的順利運(yùn)行，必須做好配電自動(dòng)化工作，所謂配電自動(dòng)化系統(tǒng)正常發(fā)揮功能需以先進(jìn)的通信技術(shù)為支撐，其運(yùn)行過(guò)程中能夠進(jìn)行命令傳遞與信息收集。該系統(tǒng)中存在大量的遠(yuǎn)方終端，所以，要想保證系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，就必須重視從通信方式上進(jìn)行改進(jìn)，在確保其作用發(fā)揮的基礎(chǔ)上，盡量提升系統(tǒng)的運(yùn)行效益，為我國(guó)電力事業(yè)發(fā)展做好基礎(chǔ)工作。

1 配電自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)EPON技術(shù)的需求

1.1 配電自動(dòng)化系統(tǒng)中EPON技術(shù)介紹

EPON技術(shù)是基于千兆以太網(wǎng)技術(shù)的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。EPON（以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)）是一種新型的光纖接入網(wǎng)技術(shù)，它采用點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)、無(wú)源光纖傳輸，在以太網(wǎng)之上提供多種業(yè)務(wù)。

它在物理層采用了PON技術(shù)，在鏈路層使用以太網(wǎng)協(xié)議，利用PON的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了以太網(wǎng)的接入。

1.2 配電自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)EPON技術(shù)的需求分析

配電自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)EPON技術(shù)的基本需求主要有以下內(nèi)容：

（1）要具有可靠性。一般情況來(lái)說(shuō)，通信系統(tǒng)由于往往處于戶(hù)外環(huán)境中，受氣候因素與天氣條件、外界干擾的影響較大。在這種情況下，為了保障自動(dòng)化系統(tǒng)可以正常發(fā)揮作用，就必須重視提升通信的可靠性。

（2）要能夠進(jìn)行雙向通信。自動(dòng)化系統(tǒng)的正常運(yùn)行，需要保證能夠進(jìn)行雙向通信，不僅要求能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)上報(bào)，還必須保證能夠順利接收命令。

（3）要具有可擴(kuò)展性。配電自動(dòng)化系統(tǒng)中有很多的遠(yuǎn)端設(shè)備，并且還在進(jìn)一步擴(kuò)充過(guò)程中，因此，為了保證系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)，帶寬應(yīng)具備可擴(kuò)展性。

（4）設(shè)備在維護(hù)時(shí)要相對(duì)便利。通信設(shè)備功能非常重要，因此，有必要對(duì)其進(jìn)行經(jīng)常性維護(hù)。考慮到現(xiàn)實(shí)中其經(jīng)常與監(jiān)控等設(shè)備保持著連接，再加上施工也通常在戶(hù)外進(jìn)行，所以，應(yīng)盡量保證后期維護(hù)的便利性。

（5）技術(shù)要具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。先進(jìn)技術(shù)固然有很多優(yōu)勢(shì)，但是在進(jìn)行利用的過(guò)程中，也要重視對(duì)現(xiàn)有資源進(jìn)行重新整合與規(guī)劃，避免不必要的浪費(fèi)。

由于EPON技術(shù)結(jié)合了無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與以太網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，具有低成本，高帶寬，可靠性高，與現(xiàn)有以太網(wǎng)可以進(jìn)行有效的兼容，方便的管理，對(duì)稱(chēng)速率為1.25Gbit/s，傳輸方式為無(wú)源光纖，并支持多項(xiàng)業(yè)務(wù)。所以，將其應(yīng)用在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中，對(duì)于提升通信的可靠性是具有重要的現(xiàn)實(shí)意義的。

2 基于EPON技術(shù)在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

本文以某地配網(wǎng)自動(dòng)化工程為例，介紹了EPON在配網(wǎng)自動(dòng)化工程中的應(yīng)用。該項(xiàng)目通過(guò)對(duì)EPON技術(shù)的采用以實(shí)現(xiàn)通信組網(wǎng)和無(wú)線(xiàn)公網(wǎng)GPRS互為備用的組網(wǎng)模式，將5套OLT分別設(shè)置在艾湖變、江坊變、高新變、青山湖變和秀泊變，并通過(guò)手拉手的保護(hù)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)全光路保護(hù)工作，以期建成無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)覆蓋某地高科技開(kāi)發(fā)區(qū)的34條10kV配電線(xiàn)路的配電自動(dòng)化通信網(wǎng)絡(luò)。建成后的系統(tǒng)具有可承載該區(qū)域所有10kV主干線(xiàn)路及其配電自動(dòng)化、用電信息采集、雙向互動(dòng)營(yíng)銷(xiāo)等各種智能電網(wǎng)的雙向通信業(yè)務(wù)，滿(mǎn)足一次系統(tǒng)各種配電智能終端的通信要求。

2.1 EPON技術(shù)在該項(xiàng)目應(yīng)用中的可行性分析

（1）在經(jīng)濟(jì)效益方面：由于EPON的無(wú)源器件鋪設(shè)與維護(hù)均比較方便，因此，其能夠顯著降低運(yùn)維成本，經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)勢(shì)突出。另外，其局端具有模塊化特點(diǎn)，無(wú)需過(guò)高的投入，并且擴(kuò)展性能也比較好。

（2）在可靠性方面：ONU在EPON系統(tǒng)中是并聯(lián)的，所以，終端設(shè)備同樣是并聯(lián)的。此種方式使得系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行不會(huì)因?yàn)槟硞€(gè)終端出現(xiàn)故障而受到影響，具有較高的穩(wěn)定性與可靠性。同時(shí)，EPON具有加密機(jī)制，能夠?yàn)楦鱾€(gè)平面的正常運(yùn)行提供可靠保障。

（3）在帶寬方面：EPON具有帶寬大的優(yōu)勢(shì)，在以太網(wǎng)技術(shù)不斷完善的基礎(chǔ)上，其能夠從1.25Gbit/s、提升至10Gbit/s，可以更好的滿(mǎn)足配電自動(dòng)化系統(tǒng)不斷變化的帶寬要求。EPON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)決定了其能夠服務(wù)更多的用戶(hù)，并且其還能夠借助動(dòng)態(tài)帶寬分配，提升用戶(hù)的服務(wù)滿(mǎn)意度。

（4）在功能方面：EPON具有多項(xiàng)管理功能，并且可以借助監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)DTU等監(jiān)控設(shè)備的高效管理。

2.2 基于EPON技術(shù)進(jìn)行某項(xiàng)目通信網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方案分析

通信網(wǎng)可以作為終端與主站通信的渠道。在主站與子站系統(tǒng)中分別放置光線(xiàn)路終端，能夠通過(guò)光線(xiàn)路終端形成通信網(wǎng)絡(luò)。監(jiān)控終端的數(shù)據(jù)可以經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)程終端單元轉(zhuǎn)發(fā)，以此構(gòu)建通信網(wǎng)（圖1）。

圖1 配電通信組網(wǎng)EPON組網(wǎng)圖

由此圖我們可以看出，該項(xiàng)目在進(jìn)行構(gòu)建的過(guò)程中，ODN采用的一般是“環(huán)形+樹(shù)形”或者“鏈形+樹(shù)形”的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)的，在組網(wǎng)過(guò)程中將所涉及的幾個(gè)變電站幾條線(xiàn)路采用是手拉手的連接方式（相鄰的兩個(gè)變電站OLT各出1個(gè)PON口組成手拉手的2條鏈）來(lái)實(shí)現(xiàn)的，各個(gè)ONU通過(guò)雙PON口分別連接到這2條鏈上，這樣可以實(shí)現(xiàn)OLT設(shè)備、主干光纖、PON端口、分光器、分支光纜全網(wǎng)的保護(hù)，任何1臺(tái)OLT、任何1個(gè)PON口、任何1個(gè)分光器、任何1條光纜出現(xiàn)故障都不影響ONU的正常使用。

我們可以看到EPON通信系統(tǒng)通常包括四個(gè)部分：①主站系統(tǒng)；②子站系統(tǒng)；③現(xiàn)場(chǎng)終端；④通信網(wǎng)。

主干通信網(wǎng)能夠通過(guò)借助快速環(huán)網(wǎng)保護(hù)協(xié)議，可以有效提升其可靠性?？焖侪h(huán)網(wǎng)保護(hù)協(xié)議中包含多個(gè)節(jié)點(diǎn)，其主節(jié)點(diǎn)一般是主站的光線(xiàn)路終端，傳輸節(jié)點(diǎn)則一般是子站的光線(xiàn)路終端?？焖侪h(huán)網(wǎng)保護(hù)協(xié)議能夠在網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)流量較大的情況下，確保正常的業(yè)務(wù)秩序，具有十分重要的保障作用。

樹(shù)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)決定了通信網(wǎng)具有一個(gè)非常顯著的優(yōu)勢(shì)，即設(shè)備運(yùn)行不會(huì)被其他設(shè)備的故障所影響，故障發(fā)生率非常低。DTU等監(jiān)控終端借助網(wǎng)線(xiàn)就能夠接入光網(wǎng)絡(luò)單元，可以顯著提升通信效率。在子站增加的情況下，進(jìn)行擴(kuò)展無(wú)需中斷現(xiàn)有應(yīng)用，非常方便。

通信系統(tǒng)的各個(gè)部分“分工明確”：主站的功能主要在于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互、確保配電運(yùn)行秩序；前置機(jī)的功能在于建立數(shù)據(jù)鏈路，可以作為收發(fā)中轉(zhuǎn)；監(jiān)控系統(tǒng)的功能在于監(jiān)控和維護(hù)；DTU等終端設(shè)備的功能在于采集數(shù)字量等。

EPON系統(tǒng)能夠聯(lián)系主站與子站，高效傳遞信息。光線(xiàn)路終端本質(zhì)屬于業(yè)務(wù)平臺(tái)，支持WDM傳輸、E1接口等類(lèi)型的業(yè)務(wù)。光線(xiàn)路終端不僅可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)集中，還能夠結(jié)合用戶(hù)的實(shí)際服務(wù)要求分配帶寬。終端的使用無(wú)需電源，并能夠在戶(hù)外放置，維護(hù)非常方便。光網(wǎng)絡(luò)單元能夠向控制中心發(fā)送來(lái)自終端的數(shù)據(jù)，也能夠?qū)?shù)據(jù)傳遞至監(jiān)控設(shè)備。

3 結(jié)束語(yǔ)

由此可知，在做好EPON配電自動(dòng)化系統(tǒng)的研究工作的同時(shí)，也要提升對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化程度的管理，在通過(guò)實(shí)際案例的介紹中，我們發(fā)現(xiàn)基于EPON的通信技術(shù)可以有效的提高通信的速度、降低成本，并通過(guò)對(duì)相關(guān)事項(xiàng)的改變，可以有效提升通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性，這樣對(duì)電力應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)效益的提升有所幫助。從這些特點(diǎn)我們可以看到，通過(guò)這種技術(shù)的使用，可以有效提升配電自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值。本文就是通過(guò)對(duì)EPON技術(shù)在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用效果，并通過(guò)與通信網(wǎng)相互結(jié)合，最終對(duì)組網(wǎng)的方案進(jìn)行了有效分析，希望可以為廣大電力從業(yè)人員提供有效的參考價(jià)值。

[l]國(guó)家電網(wǎng)．基于以太網(wǎng)方式的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（EPON）系統(tǒng)[Z]．北京：國(guó)家電網(wǎng)公司，2009．

[2]李學(xué)軍，林芳茜.智能電網(wǎng)技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展與研究[J].創(chuàng)新與發(fā)展，2015（12）.

[3]康王可，常新橋，李文琦.配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中EPON技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)探究[J].河南科技，2014（23）.

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2016-4-12