配網(wǎng)自動化中無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的運用研究

吳湛

摘 要：無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為配電網(wǎng)通信系統(tǒng)發(fā)揮的優(yōu)勢，在配電網(wǎng)通信系統(tǒng)中起著非常重要的作用。文章分析無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)用于配網(wǎng)通信的可行性，結(jié)合技術(shù)特點，研究無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在配網(wǎng)自動化中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：配網(wǎng)自動化；無源光網(wǎng)絡(luò)；分析和措施

引言

隨著工業(yè)化進程的快速發(fā)展，電力運營隨之?dāng)U大電網(wǎng)覆蓋范圍，電力行業(yè)的建設(shè)往往側(cè)重發(fā)電廠以及輸電設(shè)備的建設(shè)，忽視配網(wǎng)系統(tǒng)的投入。以致配網(wǎng)饋電線路負擔(dān)過重，結(jié)構(gòu)不合理，因此，合理調(diào)配配電網(wǎng)，使電力配網(wǎng)的運行穩(wěn)定性、可靠性迫在眉睫。以往的配電網(wǎng)線路分支錯綜復(fù)雜，線路分支的一條饋電線路，往往承擔(dān)大約30多臺配電變壓器，要采集信息的點非常多，當(dāng)前點對點通信方式已經(jīng)不適應(yīng)配網(wǎng)的自動化建設(shè)的需求，研究無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在電力配網(wǎng)自動化的運用具有的現(xiàn)實意義。

1 分析無源光網(wǎng)絡(luò)在配網(wǎng)自動化可行性

作為整個配網(wǎng)系統(tǒng)的關(guān)鍵，通信系統(tǒng)的功能至關(guān)重要。因此，完善電力應(yīng)急機制和電力配電自動化需要網(wǎng)絡(luò)、計算機的支持，同時離不開配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、拓撲信息、通信技術(shù)集成配電網(wǎng)數(shù)據(jù)以及地理結(jié)構(gòu)等，形成一種配網(wǎng)自動化系統(tǒng)。目前，配網(wǎng)通信系統(tǒng)的主要方式為串口通信、無線通信和光纖通信。然而串口通信局限于帶寬小的缺點，遠遠不能滿足現(xiàn)代電網(wǎng)的需求。無線通信減少電力架設(shè)線路，雖然減少投資成本，但是從經(jīng)濟角度看，日常的通信技術(shù)使用費用高昂，長期的積累也是企業(yè)的負擔(dān)，而且寬帶小的缺點不適應(yīng)在范圍廣的區(qū)域使用。

2 無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）技術(shù)的應(yīng)用

2.1 配網(wǎng)自動化通信系統(tǒng)要與無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）技術(shù)結(jié)合

配網(wǎng)自動化通信系統(tǒng)設(shè)計時，要充分考慮無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）技術(shù)的特點，對配網(wǎng)業(yè)務(wù)要求能夠以最大限度利用無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）接入技術(shù)能力。配網(wǎng)自動化必須具備以下要求：（1）各種惡劣的環(huán)境，能夠保持系統(tǒng)穩(wěn)定運行，電力應(yīng)急機制的能力和穩(wěn)定性。（2）系統(tǒng)的拓撲靈活多變，滿足復(fù)雜多變業(yè)務(wù)種類。（3）靈活組網(wǎng)能力，滿足主站向終端下發(fā)控制命令，又能夠使終端上傳數(shù)據(jù)到主站，以實現(xiàn)分散接入，又能夠雙向收發(fā)信息。（4）設(shè)備適應(yīng)性強、可靠性高。比較方便安裝、攜帶和維護。（5）利用無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）技術(shù)的特點，充分利用資金、設(shè)備和人力投入，提高通信質(zhì)量，提供高質(zhì)量的業(yè)務(wù)。

2.2 工作原理

而無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（PON）主要由一個局端的光線路終端（OLT）、一組用戶端的光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）組成，光分配網(wǎng)絡(luò)（ODN）或連接器把一個OLT（主站）連接一組ONU（變電站），連接由光纖和無源分路器共同構(gòu)成。工作原理如圖1所示。

一般而言單個分路器分路比為2，4或8，實現(xiàn)多級連接。不需要電源、設(shè)備簡單，全天候的環(huán)境運行工作，主要任務(wù)負責(zé)為ONU（變電站）網(wǎng)絡(luò)提供用戶側(cè)的接口，完成OLT（主站）到ONU（變電站）的傳輸（下行方式）ONU（變電站）到OLT（主站）的傳輸（上行方式）的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)各類業(yè)務(wù)的接入。

2.3 配網(wǎng)自動化無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）技術(shù)的拓撲結(jié)構(gòu)

配網(wǎng)自動化無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）技術(shù)的應(yīng)用的結(jié)構(gòu)，一般常見的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有如下：（1）星形結(jié)構(gòu)：OLT（主站）和光分路器（ODN）之間用一芯光纖連接，OLT放置在主站中心機房，光分路器（ODN）放置在中心機房或集控站、營業(yè)廳，由于ONU（變電站）有多個網(wǎng)絡(luò)接口，可以靈活設(shè)置接口的優(yōu)先級和帶寬，光分路器（ODN）和ONU（變電站）之間通過芯光纖連接，站點內(nèi)放置ONU（變電站）通過光分路器（ODN）節(jié)省光纜的數(shù)量實現(xiàn)與主站設(shè)備的互聯(lián)互通。同時，可以對立劃分不同的虛網(wǎng)，無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）系統(tǒng)可以為各種業(yè)務(wù)提供靈活的網(wǎng)絡(luò)接入，對站點的業(yè)務(wù)接入提供良好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，語音網(wǎng)關(guān)設(shè)備和合波設(shè)備，電話和有線電視也可以通過PON系統(tǒng)，在一芯光纜上增加，從而為用戶提供更多的信息接入服務(wù)。（2）鏈形結(jié)構(gòu)：光纖呈鏈式分布，采用多級分光，不等分光功率的光分路器方案。OLT（主站）沿著光纜敷設(shè)到達第1個站點時，由分路器分光，一路經(jīng)一芯光纖接人站點ONU（變電站）設(shè)備，另一路接著到下一個ONU（變電站）站點，依此類推，直接連接中間不經(jīng)過其他設(shè)備，各個站點雖然經(jīng)過多級分光實現(xiàn)，保證了扁平化管理。鏈形結(jié)構(gòu)可以節(jié)省主干光纖資源，提高光纖資源的利用率。

3 分析配網(wǎng)自動化系統(tǒng)業(yè)務(wù)隔離和數(shù)據(jù)安全的應(yīng)用和解決措施

無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）在配網(wǎng)自動化通信系統(tǒng)中能夠承載多種業(yè)務(wù)，為電力企業(yè)提供不同類型（集中抄表、配電網(wǎng)SCADA系統(tǒng)以及需方WEB管理等）的業(yè)務(wù)通道。而分類型的業(yè)務(wù)對于分別管理至關(guān)重要。明確業(yè)務(wù)之間的分界點，應(yīng)用業(yè)務(wù)隔離把不同類型的業(yè)務(wù)，提供相應(yīng)的傳輸服務(wù)質(zhì)量。根據(jù)不同的要求，有效地確保數(shù)據(jù)在傳輸?shù)倪^程中，具有較高的安全性。然而無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）技術(shù)具有解決問題能力，以下是無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）技術(shù)針對問題，提出解決的措施：（1）傳輸上行數(shù)據(jù)采用TDMA（時分多址復(fù)用）的方法，ONU（變電站）可以在自己的時隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)，避免通道停滯，具有良好的通道邏輯隔離能力。（2）采用標(biāo)簽技術(shù)劃分各個不同類型業(yè)務(wù)的分類，區(qū)分OLT（主站）與ONU（變電站）的業(yè)務(wù)，由于OLT（主站）使用三層光分路器（ODN），可以將各種數(shù)據(jù)歸屬到不同類型的業(yè)務(wù)平臺，有效地實現(xiàn)端到端的數(shù)據(jù)傳輸，進一步提高管理效率。無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）在數(shù)據(jù)通行過程中具有較高的安全性，確保配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的安全運行。

4 結(jié)束語

無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）技術(shù)為配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)帶來全新的革命，通信接入方案在通信速率、成本、可靠性等方面滿足配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)需求，點對多點的拓撲結(jié)構(gòu)配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)擴展靈活，PON技術(shù)的優(yōu)勢將為未來網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)的發(fā)展方向提供空間，在市場得到越來越廣泛的應(yīng)用。

參考文獻

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