（1国网天津市电力公司滨海供电分公司 300450；2国网天津市电力公司 300171）
摘要：配网自动化通信系统是一种综合性校强的电力系统工程。其在传输运行中涉豪范围较广，需要根据各地实际情况为当地用户提供安全电能，满足广大用户的不同需求，要解决这一问题就要应用龙进有效的通信设备，确保配网自动化通信系统开关站与分站之间的有效通信及安全通信，基于配网自动化通信系统运行的这一迫切需求，将EPON技术应用于配网自动化系统中实属必然，它能够适应系统运行的不同需求、大大降低了开关站与分站之间的运行故障，它的广泛应用捉使配网自动化通信及供电企业走向一个全新的发展领域。
关键词：EPON技术；配电网自动化；智能电网
一、配网通信中的EPON技术的优点
EPON是由IEEE802.3EFM工作组（EthernetintheFirstMileStudyGroup）引入的一种新的接入技术标准，主要由光线路终端（OLT）、光网络单元／光网络终端（ONUs）和光分布网络（ODN）组成。OLT放置在中心交换局，ONU放置在用户端。EPON中传送IEEE802.3规定的以太数据帧。
（1）EPON系统能最大程度节省配电网网络扩容投资成本。配电网监测节点数量巨大，当配电网网络扩容时，采用EPON组建配电网自动化通信系统，只需要更换价格低廉的更多分光路数的分光器通信需求，能最大程度节省投资成本。（2）EPON通信系统组网方式符合配电网网架结构。配电网电缆结构、光纤线路通常是星型或链型结构；配电子站到配电终端之间光纤资源也是“点到多点”结构；配电网辐射面积大，光纤资源相对少，形成环网困难。结合EPON通信系统的网络特点，EPON通信系统天然地符合配电网光纤资源的结构，EPON组网方式是配电网子站到配变终端层面组网的最佳选择。（3）EPON系统满足配电网自动化带宽需求。EPON系统所能提供的接入带宽（上下行均可达1.25G）足以满足目前及未来相当一段时间内配电网自动化对于通信带宽的要求。（4）EPON系统具备链路保护和抗单/多点失效。配电网自动化通信系统建设的基本要求，通信系统的业务保护能力至关重要。对于拥有数以千计的终端节点的配电网自动化通信系统，若不具备抗单点、多点失效性，是没有实际应用意义的。EPON系统中各个ONU设备是通过POS（Passive OPtical SPliter无源光分路器）采用并联方式组成光纤网络，每台ONU设备收到的光信号是从OLT设备以点到多点的通信方式发送下来的，每台ONU设备依靠分光器（物理器件，不易损坏）来建立到OLT设备的数据通道，因此当网络同时出现单个或多个分支光纤中断、PON口损坏、ONU设备死机或突然掉电等故障时，不会影响其他ONU的正常工作。（5）EPON系统满足业务隔离及数据安全要求。EPON系统上行采用TDMA（时分复用）方式。各个ONU设备虽然共用一个主干传输通道，但只在属于自己的时隙内发送数据，避免数据碰撞，实现通道的逻辑隔离。除此之外，EPON系统的上行和下行数据可以实现三重搅动和AES-128两种方式的加密，动态更新加密密钥来防止非法的ONU获取数据，实现敏感数据的加密。由此可见，EPON系统满足电力配电自动化系统对于通信数据的安全要求。
二、配网自动化通信网现状分析
目前，常见的配电网自动化通信技术如下：
（一）光通信接入网技术
光通信接入网技术主要有EPON和工业以太网技术两种，两者在配网通信中均进行了试点应用。（1）EPON（以太网无源光网络）。EPON是一种新型的光纤接入技术，它采用点到多点结构，无源光纤传输，在以太网之上提供多种业务，它由OLT（光线路终端）、ONU（光网络单元）以及中间POS（无源分光器）组成。EPON技术成熟、成本低，在接入网中已经大规模部署。EPON技术的优势体现在以下三方面：传输距离远，最大可达20公里左右；通信容量大，有较强的多业务接入能力；节省光纤资源，组网灵活。拓扑结构可支持树型、星型、总线型、混合型、冗余型等网络拓扑结构，适合配电网的树形或总线型网络结构；光分路器为无源器件，使用寿命长，工程施工、运行维护方便；可抗多点失效，安全可靠性高。单点或多点故障，不会影响整个系统的稳定运行；带宽分配灵活，服务有保证。（2）工业以太网。工业以太网是运用于工业控制领域的以太网技术，在配网自动化通信系统应用中，可通过在配电网中各个控制、监测和采集点配置工业级交换机，通过光纤组网连接实现配网通信。工业以太网可以在极端条件下（如电磁干扰、高温和机械负载等）正常工作。
（二）无线接入技术
无线接入技术以无线通信技术为基础，实现远端终端的信息采集和接入，其主要技术特点是无需敷设光缆或其他有线通信线缆，具有接入灵活快捷的特点。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据无线接入网技术特点和建设主体的不同，可以分为无线宽带专网技术、微功率无线技术、无线公网技术。目前，使用较为广泛的为公网通用分组无线服务（GPRS）技术。GPRS技术通过租用运营商的无线资源应用于电力系统专网，不需要电力部门进行前期的建设和投资，使用起来方便灵活。但它带宽较低，目前主要应用在用电信息采集的环节，很难满足配网自动化智能终端接入的需求，实时性和扩展性也较差。
（三）电力线载波技术
作为电力系统一种特有的通信方式，电力载波通信具有信息传输稳定可靠、路由合理、可同时复用远动信号等特点，是唯一不需要进行线路投资的有线通信方式，因而一直是电力通信领域的研究热点之一。电力线载波技术适用于敷设光缆或建设基站困难、管道资源匮乏、建设资金相对较少、带宽需求相对较小的地区。其技术特点是建设成本低，实现以中压配电网为介质的传输通信和以低压用户线为介质的本地数传通信。采用电力线载波方式的优点在于可以避免无法敷设光缆或建设基站等困难，只需在变（配）电站、配电终端增设主、从载波机及相关设备或者在台变（区）、电能表增设采集器、集中器等即可。主要缺点是受谐波干扰大、通信规划复杂、传输带宽窄、维护困难等。
通过对以上配网自动化通信技术分析不难发现，目前配网自动化通信主要以光纤接入为主、无线及电力线载波等方式为辅的模式，在技术层面上，EPON有着不可替代的优势，因此在配网通信建设中，宜优先采用EPON技术，以满足配用电生产和管理业务对通信的需求。
三、EPON在配网自动化通信中的应用简介
（一）传输介质
光纤通信已成为电力系统的主要通信方式，光缆作为光通信的主要传输介质，可随各电压等级的输电线路架设，各电力公司所辖的35kV及以上变电站基本实现光纤全覆盖。在配网通信中，主要利用10kV线路架设ADSS光缆，光缆芯数以12芯为主，部分枢纽线路段可考虑24芯光缆，ADSS光缆架设方便灵活，为EPON组网提供了传输介质。
（二）组网结构
EPON采用单纤波分复用技术（下行波长1490nm，上行波长1310nm），仅需1根光纤和1个OLT，接入覆盖半径可达20公里，通过光分路器具最多可分送给64个用户，因此大大降低OLT和主干光纤的成本压力。局端（OLT）与用户（ONU）之间仅有光纤、光分路器等光无源器件，无需机房、电源及设备维护人员，因此，可有效节省建设和运营维护成本。EPON采用以太网的传输格式同时也是用户局域网/驻地网的主流技术，二者具有天然的融合性，消除了复杂的传输协议转换带来的成本因素；上下行均为千兆速率，下行采用针对不同用户加密广播传输的方式共享带宽，上行利用时分复用（TDMA）共享带宽。高速宽带充分满足接入网客户的带宽需求，并可方便灵活地根据用户需求的变化动态分配带宽。光缆随着配电网线路路径架设，EPON网络的结构也应与电力配电网系统结构相匹配，使得OUN能方便地接入各类业务，EPON系统常见的组网结构有如下三种形式：
（1）链形组网，该结构适用于单电源辐射状的配电网络，在线路配出的变电站安装1套OLT设备，通过OLT设备的PON口级联多个分光器，分光器可安装于分段开关处（如柱上开关或电缆分支箱），ONU就近安装于自动化终端处。（2）“手拉手”组网，该结构适用于双电源“手拉手”的配电网络，即2条配出线路分别由2个变电站配出，中间通过联络开关连接，此时，可在2个变电站分别安装1套OLT设备，在两站点间架设2根光缆，每套OLT设备的PON口级联多个分光器，ONU的上行链路均通过双PON口进行信息上传，实现了链路的1＋1冗余保护。（3）“双T”组网，该结构类似于“手拉手”组网方式，在2个变电站分别安装1套OLT设备，相对于“手拉手”网络而言，其OLT的光方向基本一致，设备布放位置也基本相同。
（三）设备供电
OLT设备一般安装于变电站机房内，可采用通信专用直流-48V电源供电，OUN设备的取电则需根据具体情况而定，通常可直接取自PT低压侧交流输出或与FTU合用电源。目前市场上各主流厂家的ONU设备基本都能够根据实际情况提供灵活电源接口。
四、结语
EPON技术以其自身特有的优势为配网自动化系统提供了一个安全可靠的通信平台，其性能优越、成本低廉以及施工简单等特点在配网自动化通信网建设中的地位是其他通信方式所无法比拟的，EPON在智能电网建设及配网自动化建设中必将扮演越来越重要的角色。
参考文献：
[1]梁芝贤，王剑，谷明英．智能配用电网通信技术应用研究[J]．电力系统通信，2012，（3）．
[2]周欣，朱兰，吴江．EPON在智能配用电通信网中的组网研究[J]．邮电设计技术，2011，（1）．
论文作者:刘宏江1,潘琦2
论文发表刊物:《电力设备》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/12
标签：技术论文; 通信论文; 光纤论文; 设备论文; 无源论文; 配电网论文; 结构论文; 《电力设备》2017年第32期论文;