基于EPON技術在用電信息采集系統中構建

尤利平（吳忠供電公司，寧夏吳忠，751100）

基于EPON技術在用電信息采集系統中構建

尤利平
（吳忠供電公司，寧夏吳忠，751100）

目的：構建一種基于EPON技術的用電信息采集系統。方法：利用光纖接入技術，MAC控制命令、光線路終端（OLT） 、遠程通信組網和本地通信組網。結果：EPON技術在用電信息采集系統中使用，具有帶寬高、可靠性強、覆蓋廣、智能性高、便于維護和使用的預期效果。結論：電力事業的發展，對用戶與電網之間實現實時、自動化、互動化的數字網絡有了更高的要求，而EPON技術在用電信息采集系統中的構建更好的滿足了這一要求。

EPON技術；用電信息采集系統；構建

0 引言

在電子科技不斷的發展中，電網建設也越來越強調電子化、智能化發展。用電信息采集系統作為當今電網建設發展的趨勢，涉及了多個方面的技術，包括電能計量技術、現代通信技術、用電異常判斷告警技術、電力負荷控制技術、計算機軟硬件技術以及電力營銷技術為一體的處理系統。如何把系統內資源建設進行一個良好的整合是當前必須要面對的一個現實問題。本文將探討基于EPON技術在用電信息采集系統的構建。

圖1　 EPON的組成單元

1 EPON技術概述

EPON（Ethemet over Passive Optical Network，以太無源光網絡）是一種新型的點到多點光纖接入網技術。EPON系統的組成包括：用戶側的光網絡單元（Optical Network Unit，0NU）、光分配網絡（Optical Distribution Network，ODN）、網絡側的光線路終端（0ptical Line Terminal，OLT）和網管系統幾部分。

光纖接入技術分為有源光網絡（AON，ActiveOpticalNetwork）和無源光網絡（EPON，PassiveOptical Network）兩類。無源光網絡（EPON）一種純介質網絡，由單模光纜、光分配網絡（ODN）、連接器、局側的光線路終端（OLT）、適配器、用戶側的光網絡單元（ONU）等設備進行共同組成。如圖1關于EPON的組成單元所示，光信號能準確地傳送到最終用戶，是通過光分路器把光纖線路終端（OLT）一根光纖下行的信號分成多路給每一個光網絡單元（ONU），并不需任何復雜的協議，而每個ONU上行的數據通過光耦合器合成在一根光纖里給OLT中心網絡。光網絡單元（ONU）作為一種用戶側設備，給用戶提供各種寬帶數據、視頻、信息資料輸送、電話網絡與PON之間的接口。ONU主要在OLT的控制下，能夠完成相應的功能。ONU包括：終接與轉換光信號的功能、在ONU中內置企業級路由器的功能和提供2-3層交換功能。另外關于光分配網絡（ODN），ODN是一種基于PON設備的FTTH光纜網絡，作為無源光纖分支器，為OLT和ONU之間提供光傳輸通道的無源設備，主要是分發下行數據跟集中上行數據的作用，ODN從局端到用戶端分為了四個系統，包括：入戶線光纜子系統，配線光纜子系統，饋線光纜子系統，光纖終端子系統。每個POS的分線率有8、16、32或者64，多級進行連接。

而在物理層中，對于EPON使用的是1000BASE的以太PHY，而在該傳輸機制上通過MAC控制命令來控制和優化光線路終端（OLT） 和各光網絡單元（ONU）間突發性數據通信、以及實時地（ms/ us量級）TDM通信。實現802.1p來提供與APON/GPON類似的QoS。這樣可以改變EPON各個OUN上行帶寬的機制，提高了系統帶寬利用率。EPON設備支持的最遠光纖長度為20km，所以通常是用G.652標準的單模光纖，這個光纖的下行波距離為1 490 nm、上行波距離為1 310 nm；鏈路層速率基本上是上下行對稱，他們的距離各是1.25 Gbit/s；PON網絡中光纖的距離是0.5～20 km。

圖2　 用電信息采集系統的通信架構示意圖

2 EPON技術下構建用電信息采集系統的通信架構

近年來，我國電力事業的高速發展，現目前的用電信息采集系統已經無法滿足日益發展的電力系統需要，存在帶寬過窄、實時性差、速率過低、斷復電、防竊電和不能實現雙向快速通信等多方面的問題。未來電網的發展應該是隨著計算機網絡的發展，朝著以IP為核心的信息架構與基礎設施體系，實現包括對電力資產、電力客戶和電力運營三個大的方向進行持續的監視管理。EPON技術下構建用電信息采集系統將是未來發展的一個方向。包括使用無線公網、無線專網、光纖網絡接入、載波通信等通信技術實現主站系統和集中器之間的通信，我們稱為遠程通信。和使用微功率無線、低壓電力線載波通信，現場總線網絡等技術實現集中器和表計之間的通信，我們稱為本地通信。

如圖2，用電信息采集系統的主要是由主站層、電力用戶層、通信網絡層、現場終端層、和營銷應用系統層等組成。主站層是通信接入平臺，能夠實現主站層和各種系統的數據集成和交換，作為用電信息采集系統的管理與控制的主要中心，主要作用是對數據傳輸、數據應用、數據處理、系統安全與運行進行有效的管理控制。通信網絡層主要是對通信或者終端間的通信進行支持，鏈接了主站層和設備層。通信方式通常以3種方式為主，包括光纖通信、GPRS/CDMA1通信和無線通信，通信網絡層作用就是將電網各環節的數據傳遞到中心。現場終端層包括集中器、采集終端和電能表等設備，這些終端設備分布在各個供電公司所管轄區域范圍。電能表上的相應信息通過采集終端設備采集，然后通過小無線或485線送至集中器，集中器再將需要的的信息傳給通信層送到主站層的過程，在傳輸過程中，就有遠程通信組網和本地通信組網。

遠程通信組網需要利用EPON技術，在遠程通信網中架構光纖通信的電力系統專網。光纖通信網又由SDH設備組網構建的光纖骨干網和由EPON設備構成的光纖接入網兩部分構成。SDH光纖骨干網主要設置在主站系統與變電站、開關站等站點之間。在進一步拓展EPON網絡的覆蓋范圍處置中，可以從變電站、配電站、開關站等關鍵主要站點，把光纖專網向下延伸至開關柜、環網柜、開閉所、臺區變壓器等位置，而OLT的放置可以根據情況選擇放置在變電站位置。SDH和OLT設備間連接方式是用光纖千兆以太網，這樣的連接在距離傳輸上可以達100km。

在本地通信典型組網中，以往是用的微功率無線、低壓電力線載波、RS-232和RS-485等方式的組合。但是存在的問題是集中器與采集器和表計之間的距離相隔遠，通信問題始終存在，而相對較好的低壓電力線載波方式也存在不能全采集的問題，在低壓電力線路上表現出有色噪聲，信號衰減和畸變，對于通信系統產生了極大的干擾。而EPON技術是目前和以后發展的一直趨勢，光纖單元復合在相線中的光纜技術發展，電腦、電話、電視和電力網 “四網合一”技術的推進，以及光纖到戶的深入，使得EPON技術的使用讓本地通信網實現光通信最為理想。EPON本地通信組網方式如圖3所示，采集器是由網口或串口連接ONU設備，集中器同樣是由網口或串口連接OLT設備，采集器與集中器間則是由EPON網絡進行通信。而一個ONU設備，可以用多個網口和串口來接多個采集器，然后在本地局域網覆蓋范圍中用以太網進行覆蓋。EPON本地通信網絡中具有的帶寬高、可靠性強和網絡化的優勢，使得用電信息采集系統的物理網絡容量非常高，大大提高了電力系統的增值服務。

圖3　 EPON本地通信光纖專網典型組網示意圖

3 結束語

隨著我國電子技術的高速發展，光纖建立本地通信網絡的成本逐漸降低，采用EPON方式實現用電信息采集系統的本地通信是現在和以后發展的一種趨勢，尤其是四網合一的發展，更是推進了信息服務供應商與電力企業的合作關系。本文從EPON技術進行概述，探討了EPON技術做為用電信息采集系統的通信結構，促進了EPON技術在用電信息采集系統中的網絡架構、后期維護和用電通信規范化管理。

［1］ 李濤.EPON技術在電力通信網中的應用［J］.電子設計工程.2011（10）

［2］ 孫小進.PON技術在配網自動化通信中的應用［J］.電子技術與軟件工程.2013（19）

［3］ 毛弋，蔣盈，李寶玉，朱曉亮，向海燕.多種通信方式并存的配網自動化通信系統的研究［J］.湖南師范大學自然科學學報.2013（04）

［4］ 袁靜.無線傳感網技術在智能電網用電信息采集系統中的應用［J］.計量與測試技術.2010（08）

［5］ 張進，黃欣，邴志鵬，李秋玲，李辰龍.智能電網建設中的用電信息采集系統［J］.信息通信.2012（01）

［6］ 黃志.基于EPON技術分析配網光通信的組網模式［J］.數字技術與應用.2012（08）

尤利平，1973年11月26日，男，籍貫：寧夏吳忠，助理工程師，電能計量

Construction of EPON technology in the user electric energy data acquire system

You Liping
（Power Supply Company of Wu Zhong City， Wu Zhong City，751100）

To construct a user electric energy data acquire system based on EPON technology.Methods ：Utilize optical access technology，the MAC control command，OLT，The remote communication and local communication group.Results：the user electric energy data acquire system based on EPON technology has the advantages of High bandwidth，high reliability，wide coverage，high intelligence，easily care and use. Conclusions：With the development of electrical engineering，they have a more higher requirement for digital network of real time、automation、the interaction between the user and the grid，and the user electric energy data acquire system based on EPON technology is very good to meet this requirement.

EPON technology；the user electric energy data acquire system；construction