摘要：文章针对EPON技术在配电网系统中的应用情况进行了分析。首先，对配网自动化和EPON系统的特点进行技术分析，提出了基于EPON技术的配电网建设需求分析及组网构架原则，设计了一种基于EPON技术的配电网通信技术方案。针对该方案进行了性能分析，并借鉴某工程实例进行了性能验证，结果表明，现阶段EPON技术的运用有效提高了配网自动化运行的安全性及可靠性。
关键词：EPON；配电网；通信技术
1配电智能化结构分析
1.1配电自动化系统
配电自动化系统主要组成部分为：配电主站、配电子站、配电终端及通信信道。配电主站作为系统的功能核心，主要用于实现数据处理、存储及人机交互等控制功能；配电子站主要完成配电SCADA、故障处理及信息收集功能；配电终端包含馈线终端(FTU)、配变终端(TTU)及远方终端(RTU)，主要进行开关及配电变压器设备的信息采集、处理与监控功能；通信信道是连接配电自动化系统各个部分的纽带，实现信息的传输。
1.2智能配电网数据传输
智能配电网数据传输主要包含以下内容：
图2配电网通信接入网基本架构
图3单光源辐射状连接参考图
(1)配电自动化系统的数据采集。主要包含配变、故障信息、配电终端状态、储能信息及通信信道状态等信息数据的采集及上传；
(2)配电自动化系统的设备监控信息。主要包含配电网设备及周围环境的运行监控信息等；
(3)配电网自动化系统的设备控制信号。主要包含配电网开关的控制信息，用于实现配电网保护与远方重合闸的运行控制；
(4)配电网自动化系统的查询信息。如储能情况、分布式电源及电网状态信息的查询。
图4手拉手环网连接参考图
2EPON通信技术
IEEE802.3EFM研究组提出一种新兴的宽带接入技术，即基于以太网的无源光网络(EPON)。该技术在链路层采用以太网技术，在物理层使用PON技术，通过PON技术的拓扑结构完成以太网的接入，具备带宽较高、组网容易、便于用户接入、可靠性及实时性高、安全性能优良且不易受环境干扰等优点。
2.1EPON技术基本原理
EPON技术是一种点对点结构的单纤双向光接入技术，主要由光线路终端(局端，OLT)、光网络(用户端，ONU)及光分配网络(ODN)组成(如图1所示)。
EPON系统通过OLT将数据以广播下发的方式分别分给下挂的ONU，以实现一对多点的数据传输方式。ONU采用时分复用的方式将数据传输至OLT，在此传输模式下，实现了数据的全双工双向传输。
2.2EPON技术的主要性能
对比常见的通信技术，即无线专网、无线公网、配电载波等，EPON技术具备以下优势：
(1)传输速度。EPON系统的带宽较高，通常可以达到1.25Gbps，甚至可以升级高至10Gbps，足以覆盖信息传输业务的需求；
(2)安全性能。EPON系统上升使用TDMA技术，用户端ONU可以实现时隙传输数据的功能，避免数据干扰的发生。基于三重扰动及AES128加密技术，EPON系统可以实现采用动态更新密钥以阻止恶意攻击的发生；
(3)可靠性能。作为无源系统，EPON从源头上阻止电磁及雷电的干扰。ONU设备采用并联接入的方式，如发生部分中断或损坏，不会影响其他ONU设备进行正常运行。该系统同时采用1+1保护机制，极大提高网络的可靠性；
表1测试数据表
(4)扩容能力。EPON系统基于点到多点的构建方式，增加终端用户时，只需更改光分路器，无需中断数据传输业务；
(5)经济性能较好。EPON系统无需电子部件，维护费用较低，有利于节省长期运行及维护、管理成本。
图5EPON接入网络构架设计图
3基于EPON的配电智能化网络分析
3.1配电智能系统对通信系统的需求
目前，配电网基本实现全光纤覆盖，骨干传输层采用点对点传输的SDH光纤传输模式。为了保证数据传输的安全，对配电网通信系统应具备如下要求：
(1)安全性。配电系统传输的数据均为电力系统的重要数据，数据的安全性直接影响配电网的稳定运行，因此，通信系统必须具备有效阻止外界攻击的能力。EPON技术采用无源的特点，有效保证数据传输的安全；
(2)可靠性。配电网运行过程中不免遭受外界及恶劣天气的影响，一旦发生供电中断，应该不能影响大面积供电情况。EPON系统中的ONU采用并联接入的方式，不会影响其他ONU的运行，且EPON系统基于无源系统，不会受到雷电的干扰；
(3)业务能力。配电网传输数据量大，针对带宽要求较高，EPON系统可以有效适应带宽及时延的特点，同时支持各种主流接口，可以达到与配电设备实现无缝对接；
(4)可拓展性。配电系统的网络规模需要根据地区的经济及供电状况的变化进行改变，EPON系统具备易拓展的特点，可以有效应用于配电智能系统中。
3.2EPON技术在配电智能系统中的应用
配电网的构建以树形组网方式(如图2所示)为主，与EPON系统的组网模式天然匹配，结合EPON技术的特点与配电网的需求，EPON技术可以有效地用于配电自动化及智能化系统中。EPON网络的接入根据配电网馈线结构进行方案设计，通常具备两种结构，即单光源辐射状连接与手拉手环网连接方式。
(1)单光源辐射状连接方式
辐射状通信方式具备分段与分叉多、TTU分散的难点(如图3所示)。该方式下，开闭所/环网柜/分支箱出现多回路分段分叉情况，终端信息随TTU分散。
(2)手拉手环网连接方式
手拉手环网通过主干线末端间进行直接连接，实现开环运行和闭网接线的特点(如图4所示)。在该方式下，RTU根据环网柜/开闭所进行分别，接入至两个配电子站中，针对主设备形成通信保护。
4配电智能化方案实现
本文参考借鉴配电网自动化工程某一实例进行EPON接入构架设计及实例分析。
4.1网络构架
本系统采用分区自治的方式(如图5所示)，将配电网分为多个区域，进行独立IP段分配，通过以太网交换机及路由器实现OLT的互联。
基于该结构设计，网络被划分成接入层、汇聚层及交换层，结构清晰。多套OLT设备用于单一的IP段，并通过GE口实现2层互联，快速实现树状链路。如果整个构架系统中的一部分设备发生变化，由于保持相对独立的架构，因此，不会产生大面积互联，进一步提升了系统的稳定可靠性。
4.2实例分析
某配电工程的链路测试记录数据如表1所示，该段工程光缆长4533米。
可见，该组网方式运行便利，可以实现分区自治的方案，不会受到其他区域的影响，且组网方法简单，更加安全可靠。根据数据可知，该方案具备采用核心交换机及路由器处理数据的能力，提高了系统的运行速率，同时保证了配电通信系统的稳定可靠性。
5结束语
随着信息技术的发展，GPON技术标准已制定和部分应用，但现阶段、现有光纤网络的条件下，EPON技术仍是市场主流，提高了数据传输安全问题，进一步保证了电力系统的安全可靠运行，本文将EPON技术运用到配电自动化及智能化建设中。本文分析了配电网与EPON的技术特点，重点讨论了EPON技术可用于配电自动化的需求分析，通过设计了一个基于EPON技术的配电网通信技术方案，验证了该技术的运用可以有效提高配电网运行可靠性及安全性。
参考文献
[1]王东晓,吴照林,张宝良等.基于EPON的大容量实时数据共享技术研究[J].光通信技术,2012,36(2):33-35.
[2]冯宇.对EPON的一些技术和应用的讨论[J].电信科学,2002,18 (10):61-62.
[3]马福萍,张江鑫,李心平等.GPON网管系统主代理OLT模块的设计[J].光通信技术,2008,32(11):12-14.
论文作者:邓磊1,龚平2
论文发表刊物:《电力设备》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/25
标签：技术论文; 配电网论文; 系统论文; 方式论文; 终端论文; 数据传输论文; 数据论文; 《电力设备》2018年第23期论文;