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1、EPON技术在电力系统中的应用研究陈是同（*软件有限公司，安徽，合肥230088）摘要：随着通信技术在电力系统中应用的逐渐广泛，安徽电力已投入EPON技术到安徽用户用电量信息采集系统中，作者参与了EPON项目的试验、建设和实施工作，包括EPON线路逻辑设计和主要设备调试。论文介绍了Ethernet的无源光网络，并简要描述了EPON的实现原理、关键技术和技术优势。光纤接入是接入网的发展趋势，目前EPON技术在公网上已经成熟、成本不断下降，功能完善，EPON技术在电力系统中也会得到越来越多的应用。关键词：以太网无源光网络、接入网、FTTx。1、引言随着能源的不断利用、消耗，电力资源的有效利用、供求
2、平衡、节约能源成为国家电网发展中需要解决的难题。近年来，随着各种先进技术在电网中的广泛应用，智能化已经成为电网发展的必然趋势，发展智能电网已在世界范围内形成共识。通信系统在电网中体现出的作用愈加突出，信息通信一方面可以保障电力的安全和可靠性，另一方面也满足了电力用户的体验和需求。2011年是坚强智能电网全面建设的开局之年，也是实现SG186和EPR项目的关键时期。这个时期的发展任务，对电网信息通信技术，尤其是智能电网发展中需要的信息通信方面的技术提出了更高的要求。2、基于以太网技术的无源光网络(EPON)技术2.1 光纤接入的概念 光纤接入技术是面向未来的光纤到路边（fttc）光纤到户（ftt
3、h）的宽带网络接入技术，利用光纤作为传输媒介，具有传输容量大、质量高、抗干扰性强、传输距离远、成本低等优点、是通道接入的发展方向。光纤接入网从技术上可分为两大类：无源光网络和有源光网络。2.2 FTTx技术FTTx技术主要用于接入网络的光纤化运作，范围是从区域机房中的局端设备到用户终端设备。 FTTx系统的基本组成1） 光线路终端OLT（局端设备）2） 光分配器ODN（光分路器、分线盒、光缆交接箱）无源器件3） 光网络单元ONU（终端设备）2.3 EPON技术 Ethernet Passive Optical Network以太网无源光网络（EPON）是一种采用点到多点（P2MP）结构的单纤双
4、向光接入网络，其典型拓扑结构为树型。EPON系统由局侧的光线路终端（OLT）、用户侧的光网络单元（ONU）和光分配网络（ODN）组成。在下行方向（OLT到ONU），OLT发送的信号通过ODN到达各个ONU。在上行方向（ONU到OLT），ONU发送的信号只会到达OLT，而不会到达其他ONU。为了避免数据冲突并提高网络利用效率，上行方向采用TDMA多址接入方式并对各ONU的数据发送进行仲裁。ODN由光纤和一个或多个无源光分路器和相关无源光器件等组成，在OLT和ONU间提供光传输通道。EPON系统参考结构如图1所示。图1 EPON系统参考结构。2.3.1 EPON技术特点传送能力1000BASE-P
5、X10：以太网速率1Gb/s对称（线路速率1.25Gb/s，8B/10B编码），10km、至少1:16（功率预算上行5-23dB、下行5-21dB）1000BASE-PX20：以太网速率1Gb/s对称（线路速率1.25Gb/s，8B/10B编码），20km、至少1:16 （功率预算10-26 dB）目前主流设备可实现20km、1:32工作波长（单纤双向）上行：12601360nm（常用1310nm）下行：14801500nm（常用1490nm）下行CATV：15501560nm2.3.2 EPON总体发展情况EPON技术和设备已经成熟，达到了规模商用水平技术简单、易实现，经过企业标准的完善，已
6、达到运营级要求，商用芯片和设备均较多并已比较成熟。芯片级和系统级互通已全面和大规模实现。在中国电信现场试验中设备已稳定运行一年半以上。成本在不断下降3、EPON在安徽省用户用电量信息采集项目中的应用3.1设备类型及配置OLT设备类型：19英寸机架式OLT设备，单台提供40个及以上PON接口。应支持以太网/IP业务，提供以太网上联接口，按照至少4个GE上联端口模型（电、光接口可选）进行配置。ONU设备类型：ONU产品符合电力行业特殊要求，外壳为耐腐蚀金属外壳，具有单个EPON接口或者双EPON接口，具备至少4个以太网接口，及2个RS485接口。ONU采用自然散热，不采用风扇散热设备。 3.2 电
7、力光纤保护方案3.2.1电力采用的保护方案下图所示的“手拉手”结构与电力配网输电线路结构类似，能在不改变原有光纤网络结构的情况下实现全光保护倒换。互为保护的PON接口应保持相同的VLAN的设置。能对OLT设备的失效进行保护。ONU上选择工作OLT，当工作OLT失效时，ONU倒换到备用OLT上。 3.2.2光纤保护准则EPON系统中，采用以上两种光纤保护倒换时当发生下列条件之一时，必须进行光纤保护倒换： 输入光信号丢失（LOS）； 输入通道信道劣化： 输入光信号功率过高或过低； 误码率越限；光通道倒换时间应满足以下要求：小于200ms 3.3 电力系统中EPON上联方案两个OLT都通过IP方式连
8、接到三层交换网络中，通过在通信平台运行相应的软件实现这两个OLT之间的互联和协调从而实现手拉手方式的冗余保护。如下图：4、EPON技术在电力系统中的延伸应用 4.1 智能电网 智能电网（smart power grids），就是电网的智能化，也被称为“电网2.0”，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效
9、运行。目前中国数字化电网建设可以算是智能电网的雏形。目前中国数字化电网建设涵盖了发电、调度、输变电、配电和用户各个环节，组成部分包括：信息化平台、调度自动化系统、稳定控制系统、柔性交流输电，变电站自动化系统、微机继电保护、配网自动化系统、用电管理采集系统等。随着电网建设的智能化，通信网络变的尤为重要。而庞大的用户量、高效的传输、成本的节约使得EPON在通信网络工程上尤为重要。4.2 配网自动化 4.2.1 配网自动化是智能电网建设中的一部分。它是运用计算机技术、自动控制技术、电子技术、通信技术及新的高性能的配电设备等技术手段，对配电网进行离线与在线的智能化监控管理，使配电网始终处于安全、可靠、
10、优质、经济、高效的最优运行状态。其最终目的是为了提高供电可靠性和供电质量，缩短事故处理时间，减少停电范围，提高配电系统运行的经济性，降低运行维护费用，最大限度提高企业的经济效益，提高整个配电系统的管理水平和工作效率，改善为用户服务的水平。 4.2.2 配网通信的特点 1）终端节点数多。系统的终端检测节点数量比同一地区输电网调度自动化系统要大一个数量级。在本系统需要的通信终端节点数量可达上千个。 2）通信节点分布分散。配变监测终端或现场智能装置随配电设备安装，由于配电变压器设备分布的地域广，因此通信的节点比较分散。 3）单个节点的通信数据量小。配网自动化通讯对通信的要求包括：满足数据传输需要，可
11、不考虑图像信息传输；速率应满足事故处理时通信的要求；每一级通信网络应尽可能选用单一信道通信；信道维护量少、扩容方便、可靠、造价低。4.2.3 配网自动化系统信道建设配网自动化系统对通信的要求：1） 可靠性。配电系统的通信终端设备暴露在室外，受阳光、雨雪、冰雹、大风、雷电等自然现象的侵袭。所以要求通信系统在任何时候均能可靠工作。2） 经济型。配网信息采集店面广量大，终端多，所以保证通信系统的投资不能太大。以免影响配电故障信息优先、快速的传输。3） 在配电网停电区和故障时有通信能力，并能捕捉故障信息。在故障发生时，故障信息应可优先、快速的传输。4） 双向通信能力。即数据的上行和控制指令的下行通信能
12、力。5） 容易操作和维护。配电网架结构复杂，设备众多分布区域广，通信网组织困难。 4.2.4 EPON在配电自动化系统中应用的优势 光纤通信可靠性高，不受电磁干扰，通信速率特高，实时性高，维护工作小。考虑配电终端分布区域分散，数据实时性要求和配电网停电区故障处理能力的要求。EPON在无源光网络机制基础上可以合适的解决这些问题；可以保障在停电区出现故障实时处理。满足了配网自动化提高供电可靠性和供电质量，缩短事故处理时间，减少停电范围，提高配电系统运行的经济性，降低运行维护费用，最大限度提高企业的经济效益，提高整个配电系统的管理水平和工作效率，改善为用户服务水平的宗旨。5、结论 全文着重介绍了EP
13、ON技术，并结合安徽省用户用电量信息采集项目对电力系统业务应用中的通信系统做出总结和延伸，在此基础上进行推广。随着国家电网的发展趋势，信息化尤为重要。智能电网的建设将使各种技术在通信系统的基础上得以集成。因此通信工程在电网中的应用也将随之提升。如今EPON技术在国际通信行业已成熟，EPON在安徽用户用电量信息采集项目中逐渐完善以适应电力系统的业务要求。参考文献1、阎德升 EPON-新一代宽带光接入技术与应用 北京：机械工业出版社20062、李涛 E1 over EPON的实现 光通讯设备 20043、陈希 发挥信息通信技术在智能电网中的支撑作用 2011作者简介：陈是同（1985-） 男，学士，高级网络工程师，主要从事网络通信系统集成项目，*软件有限公司，230088