EPON在電力配網通信中的應用

張 宇，鐘國新

（杭州開鼎科技有限公司 杭州 310012）

1 引言

“智能電網”已經進入國家戰略發展目標，而配電網的建設對于智能電網有著非常重要的作用，作為配電網的核心即配網通信技術，在我國出現了眾多的技術實現方式，由于配電網通信有著多方面的需求以及區域特性的不一致，使得一種技術并不能滿足所有的需求。EPON技術的出現，將會在配網通信中發揮越來越重要的作用。

2 EPON系統介紹

2.1 EPON技術和標準

EPON（ethernet passive optical network）是基于千兆以太網技術的PON網絡技術。EPON網絡主要由局端OLT（optical line terminal）設備通過 ODN(optical distribution network)與遠端的多個ONU(optical network unit)設備相互連接，構成一個EPON網絡。

EPON技術和傳統有源光網絡技術相比最大的特點是：以低成本、高可靠性的無源光分路器（ODN）替代了光交換、光交叉會聚設備及相關遠端機房，大大節省了網絡的建設成本和維護成本。EPON的國際標準為IEEE 802.3ah，是由IEEE于2001年著手開始制定的，2004年正式定稿發布。

EPON的國內通信行業標準于2004年開始制定，并于2006年發布了 《YD/T1475-2006接入網技術要求——基于以太網方式的無源光網絡(EPON)》。另外，工業和信息化部委托中國電信牽頭，于2005年開始制定EPON的互通性標準，在EPON的ONU注冊、DBA參數協商、加密、OAM管理等方面做了很多改進，在國際上首次實現了不同設備廠商間的EPON技術互通，相關技術要求發布在《YD/T1771-2008接入網技術要求—EPON系統互通性》中。隨著EPON技術的規模應用以及其在電力通信的潛在應用前景，國家電網也于2009年制定電力EPON的相關標準。

2.2 EPON技術特點

EPON技術主要有以下特點：

· 全光纖接入，網絡帶寬高、環境抗干擾能力強、可靠性高、容易維護；

· 多業務支持能力，EPON網絡提供豐富的QoS支持能力，確保不同業務在EPON內的隔離，滿足各種帶寬、時延、抖動要求；

·組網拓撲靈活，EPON網絡通過無源光分路器級聯可以適應不同的網絡拓撲，實現網絡的靈活擴容，并支持多種光纖保護方式，節省建設成本和維護成本；

·成熟可靠，EPON基于成熟的以太網技術，能夠很方便地接入所有以太網業務，同時便于維護人員掌握和理解。

3 EPON在配電網通信中的模型

目前，配電一次線路的接線方式主要有單電源輻射狀方式和手拉手環網接線方式。前者的信息點分布較為分散且分支較多，后者的信息點分布在主干線路和分支線路，并且主干為手拉手方式。相比其他通信技術，EPON的技術特點更適合配電一次線路并能滿足未來智能配電業務，從而成為智能配電主要的通信網絡技術之一。以下給出EPON在配電網通信中的通信模型。

3.1 單電源輻射狀接線方式

單電源輻射狀接線方式接線清晰、運維簡單、節省投資，通常情況下的單電源輻射網的主干線路通過分段開關分為3～4段，供電半徑為3～5 km，根據信息點分布的不同情況，EPON網絡可以采用不同的通信模式對不同區域的信息點進行覆蓋，主要有集中分光模型和串聯多級分光模式。

（1）集中分光模型

該種配網通信模型的設備放置位置如圖1所示。OLT部署在變電站，分光器放置在附近的電線桿上或某個配變設備箱內，ONU放置在采集設備箱或用電采集中器設備箱內。該模型主干光路一致性較好，光路設計簡單。

（2）串聯多級分光模式

該種配網通信模型的設備放置位置如圖2所示。OLT放置在變電所，分光器和ONU設備可布放在同一設備箱內，該模式適合于信息點分散分布在一次線路兩側。

3.2 手拉手環網接線方式

手拉手環網接線方式較為清晰地劃分為主干線路和分支線路，主干線路采用開閉所/環網柜互聯，形成環線接線方式。該種模式具有接線簡單、環供可靠等優點，適合供電可靠性要求高、負荷密度低、用電增長較快的城市配電網，已經成為配電線路建設的主要模式之一。在這種模式下，針對EPON系統可以采用手拉手全光路保護模式構建系統模型，如圖3所示。

該種模式的OLT設備放置在手拉手線路兩端變電站內，利用主干光纜中的兩個光纖，通過多級分光來接入線路附近的信息點/配變。適合于信息點稀疏分布在線路上，適合于配電自動化系統的部署。

4 EPON芯片電力應用缺陷分析

EPON系統在電力系統中得到了廣泛的應用，但是目前EPON系統所采用的芯片方案主要適用于電信運營網，在應用到電力系統時，還存在一些缺陷。

（1）數據安全性

目前，EPON系統主要是使用AES和三重擾動這兩種數據傳輸加密模式，雖然可以部分確保數據傳輸的安全可靠，但電力系統有自身特殊的需求，因此需要根據電力特殊應用考慮電力系統的數據安全性。

（2）數據采集模式

目前，應用于EPON系統的芯片主要是考慮了FTTB或者是FTTH的接入，而電力系統的設備數據采集，一般使用了RS-485接口形式，因此，如果從電力應用考慮可以對設備進行瘦身處理，降低成本。

（3）系統功耗

目前EPON系統整機功耗較大，可以結合本文中介紹(數據采集模式)的方式，在降低成本的基礎上，同時達到降低功耗，即符合電力設備的特殊要求，同時又達到節能減排的目的。

杭州開鼎科技有限公司掌握了EPON系統芯片的開發能力，開發了國內具有完全自主知識產權的EPON芯片，能夠與市場上的所有EPON系統進行互聯互通。杭州開鼎科技有限公司致力于滿足國內電力行業的需求，為推動EPON在配網通信中的應用，提高配網通信的可靠性，提高供電企業的經濟效益，能夠從芯片初級出發，可以根據電力特殊要求幫助解決上述存在的缺陷，開發出適合于電力系統特殊需求的EPON芯片，滿足配網通信的需求。

5 結束語

配電網通信需求的多樣性決定了配電網通信技術的多樣性，本文重點在于討論EPON技術的應用，但并不意味著EPON技術可以完全替代當前的其他技術。EPON在電力行業的應用正處于探索階段，在此過程中，需要各方群策群力，為使用好EPON而提出更多更好的意見。

1 陳雪等.基于以太網的無源光網絡.北京：北京郵電大學出版社，2007

2 國家電網公司配電網技術指導手冊.北京：中國電力出版社，2009

3 國家電網公司企業標準——智能電能表技術規范.北京：中國電力出版社，2009