EPON在电力配网通信中的应用

2010-03-11钟国新

电信科学 2010年3期

张宇，钟国新

（杭州开鼎科技有限公司杭州 310012）

1 引言

“智能电网”已经进入国家战略发展目标，而配电网的建设对于智能电网有着非常重要的作用，作为配电网的核心即配网通信技术，在我国出现了众多的技术实现方式，由于配电网通信有着多方面的需求以及区域特性的不一致，使得一种技术并不能满足所有的需求。EPON技术的出现，将会在配网通信中发挥越来越重要的作用。

2 EPON系统介绍

2.1 EPON技术和标准

EPON（ethernet passive optical network）是基于千兆以太网技术的PON网络技术。EPON网络主要由局端OLT（optical line terminal）设备通过 ODN(optical distribution network)与远端的多个ONU(optical network unit)设备相互连接，构成一个EPON网络。

EPON技术和传统有源光网络技术相比最大的特点是：以低成本、高可靠性的无源光分路器（ODN）替代了光交换、光交叉会聚设备及相关远端机房，大大节省了网络的建设成本和维护成本。EPON的国际标准为IEEE 802.3ah，是由IEEE于2001年着手开始制定的，2004年正式定稿发布。

EPON的国内通信行业标准于2004年开始制定，并于2006年发布了《YD/T1475-2006接入网技术要求——基于以太网方式的无源光网络(EPON)》。另外，工业和信息化部委托中国电信牵头，于2005年开始制定EPON的互通性标准，在EPON的ONU注册、DBA参数协商、加密、OAM管理等方面做了很多改进，在国际上首次实现了不同设备厂商间的EPON技术互通，相关技术要求发布在《YD/T1771-2008接入网技术要求—EPON系统互通性》中。随着EPON技术的规模应用以及其在电力通信的潜在应用前景，国家电网也于2009年制定电力EPON的相关标准。

2.2 EPON技术特点

EPON技术主要有以下特点：

· 全光纤接入，网络带宽高、环境抗干扰能力强、可靠性高、容易维护；

· 多业务支持能力，EPON网络提供丰富的QoS支持能力，确保不同业务在EPON内的隔离，满足各种带宽、时延、抖动要求；

·组网拓扑灵活，EPON网络通过无源光分路器级联可以适应不同的网络拓扑，实现网络的灵活扩容，并支持多种光纤保护方式，节省建设成本和维护成本；

·成熟可靠，EPON基于成熟的以太网技术，能够很方便地接入所有以太网业务，同时便于维护人员掌握和理解。

3 EPON在配电网通信中的模型

目前，配电一次线路的接线方式主要有单电源辐射状方式和手拉手环网接线方式。前者的信息点分布较为分散且分支较多，后者的信息点分布在主干线路和分支线路，并且主干为手拉手方式。相比其他通信技术，EPON的技术特点更适合配电一次线路并能满足未来智能配电业务，从而成为智能配电主要的通信网络技术之一。以下给出EPON在配电网通信中的通信模型。

3.1 单电源辐射状接线方式

单电源辐射状接线方式接线清晰、运维简单、节省投资，通常情况下的单电源辐射网的主干线路通过分段开关分为3～4段，供电半径为3～5 km，根据信息点分布的不同情况，EPON网络可以采用不同的通信模式对不同区域的信息点进行覆盖，主要有集中分光模型和串联多级分光模式。

（1）集中分光模型

该种配网通信模型的设备放置位置如图1所示。OLT部署在变电站，分光器放置在附近的电线杆上或某个配变设备箱内，ONU放置在采集设备箱或用电采集中器设备箱内。该模型主干光路一致性较好，光路设计简单。

（2）串联多级分光模式

该种配网通信模型的设备放置位置如图2所示。OLT放置在变电所，分光器和ONU设备可布放在同一设备箱内，该模式适合于信息点分散分布在一次线路两侧。

3.2 手拉手环网接线方式

手拉手环网接线方式较为清晰地划分为主干线路和分支线路，主干线路采用开闭所/环网柜互联，形成环线接线方式。该种模式具有接线简单、环供可靠等优点，适合供电可靠性要求高、负荷密度低、用电增长较快的城市配电网，已经成为配电线路建设的主要模式之一。在这种模式下，针对EPON系统可以采用手拉手全光路保护模式构建系统模型，如图3所示。

该种模式的OLT设备放置在手拉手线路两端变电站内，利用主干光缆中的两个光纤，通过多级分光来接入线路附近的信息点/配变。适合于信息点稀疏分布在线路上，适合于配电自动化系统的部署。

4 EPON芯片电力应用缺陷分析

EPON系统在电力系统中得到了广泛的应用，但是目前EPON系统所采用的芯片方案主要适用于电信运营网，在应用到电力系统时，还存在一些缺陷。

（1）数据安全性

目前，EPON系统主要是使用AES和三重扰动这两种数据传输加密模式，虽然可以部分确保数据传输的安全可靠，但电力系统有自身特殊的需求，因此需要根据电力特殊应用考虑电力系统的数据安全性。

（2）数据采集模式

目前，应用于EPON系统的芯片主要是考虑了FTTB或者是FTTH的接入，而电力系统的设备数据采集，一般使用了RS-485接口形式，因此，如果从电力应用考虑可以对设备进行瘦身处理，降低成本。

（3）系统功耗

目前EPON系统整机功耗较大，可以结合本文中介绍(数据采集模式)的方式，在降低成本的基础上，同时达到降低功耗，即符合电力设备的特殊要求，同时又达到节能减排的目的。

杭州开鼎科技有限公司掌握了EPON系统芯片的开发能力，开发了国内具有完全自主知识产权的EPON芯片，能够与市场上的所有EPON系统进行互联互通。杭州开鼎科技有限公司致力于满足国内电力行业的需求，为推动EPON在配网通信中的应用，提高配网通信的可靠性，提高供电企业的经济效益，能够从芯片初级出发，可以根据电力特殊要求帮助解决上述存在的缺陷，开发出适合于电力系统特殊需求的EPON芯片，满足配网通信的需求。