配网自动化中无源光网络技术的运用研究

曾裕春

摘 要：本文首先介绍了配网自动化系统的实现，然后分析了配网自动化系统中无缘光网络的可行性及工作原理，最后分析了基于无源光网络的配电网自动化的具体应用。供相关人士参考。

关键词：配电网；应用；无源光网络

中图分类号：TN929.1 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）20-0064-02

1 配网自动化通信系统概述

配电网自动化系统的主要功能是实时监控配电设备，远程监控，及时维护，易于控制。该系统包括信息采集系统、管理系统和信息处理系统等多个小系统，系统全面、复杂。而通信在配电网自动化系统中是不可缺少的一部分，正常运行的过程中，主要作用是匹配网站（DTU）和馈线终端（FTU）的双向信息传输之间的站点。在自动化系统中实现不同结构之间的通信，以使整个系统能够传递信息。通信系统功能的完善有利于配网自动化系统的正常、稳定、高速运行。

网络通信技术的发展与配电网系统的发展密切相关。常用的通信技术可分为光纤通信技术和无线通信技术。其中，无线通信技术包括GPRS、WiMAX等，而光纤通信技术可分为主动光网络（AON）技术和无源光网络（PON）技术两种。这两种通信技术相比，光纤通信技术以其通信容量大的特点，赢得了中国广大电力用户的青睐，不容易受到电磁干扰、传输速度快。PON技术因其运行稳定、成本低、维护简单等优点而得到广泛应用。

2 配网自动化中无源光网络的可行性分析

2.1 工作原理

无源光网络（PON）主要由光线路终端（OLT）、客户端光网络单元（ONU）、光分配网络（ODN）或连接器连接主机（OLT），一组变电站（ONU），通过光纤和无源方式连接，图1.可以详细表示其工作原理。

通常，一个分流器被分成2，4个或8个，可以实现多级连接。用不到电源，设备构造简单，而且可以全天24h运行，提供用户接口是变电站网络的主要任务，完成OLT到ONU的传输向ONU到OLT主传输（上行链路）变换，多种业务都可以接入。

2.2 可行性分析

配电系统的重点是通信系统的功能。因此，必须通过网络和计算机技术来对应急机制和配网自动化进行完善。配网自动化系统由配网的数据、拓扑结构等组成。目前，网络通信系统一共有三种主要模式，分别是光纤通信、无线通信和串行通信。然而，串行通信局仅限于小带宽的缺点，满足不了当前电网的需求。而无线通信大大减少了通信线路的建设，进而降低了投资成本，但从经济的角度看，日常通信技术使用成本高，这样长时间给企业造成了很大的压力，同时带宽还比较小，所以不适合长时间使用。

3 配网自动化无源光网络（PON）技术的拓扑结构

配电网自动化中，无源光網络（PON）技术的应用结构，一般的通用网络结构如下：①星形结构：由OLT和光分压器组成，是核心光纤连接。光分压器（ODN）建在机房或集控站、营业厅内，由于变电站（ONU）不止一个网络接口，因此可以设置接口的优先级和带宽，光分压器（ODN）和变电站（ONU）通过光纤连接，ONU置于现场，实现主站与光分路（ODN）的互相连接。同时，可以分为不同的虚拟网络对抗，各种业务可以通过无源光网络来实现灵活性较高的网络接入。②链式结构：光纤分为多级链、分光光度法和不等光谱功率光分路方案。OLT（主）沿电缆敷设到达第一个站点，通过光路，一个站点通过光纤连接入ONU（变电站）设备，其他则一路接下一个ONU（变电站）站点等，没有其他设备直接连接，虽然每个站点都由多个光谱组成。但要保证信息化保证扁平化管理，链式结构可以节约主要的光纤资源，提高光纤资源的利用率。

4 配网自动化通信系统中无源光网络技术的设计

目前，基于PON的实用技术包括APON、GPON和EPON，其区别原则是这两种技术的区别。EPON技术采用以太网技术，EPON技术被证明适合于实际生活中的通信系统技术，因此设计了配电网自动化系统中的EPON通信技术。

EPON的结构是一种多点模式，可以利用以太网为电网用户带来各种各样的服务。它的特点主要有以下几点：①EPON的生产成本低，推广方法简单，升级不繁琐，不需要花费更多的时间在维护过程中，在使用过程中投资少，操作过程中的限制较少。②EPON可以带来更高的带宽，其带宽波动是对称的，并且随着科学技术的发展有很大的发展空间，它的带宽将保证每个用户在分配过程中的权益。③在信息传输过程中，主要采用WDM技术，制作单光纤双向传输信号，EPON采用点对多点模式，使其在服务范围内具有优势，保证光纤资源的合理利用，有利于光纤资源的节约。④EPON技术大大提高了网络的可靠性，其主要部件之间的交互作用，利用节点的并行关系，减少了故障后的整体瘫痪。重发、故障维修、信息披露，确保通信系统正常稳定运行。⑤EPON技术大大简化了网络结构，使传输系统更加简单，主要利用光器件使其网络层更加清晰。

5 配网自动化系统中无源光网络的应用

本文以一个小型配电网为例，配电网包括一个开关站和七个10kV分接箱，通信系统主要由主站层、变电站和馈线层组成。主站层主要采用全线性双以太网，安装过程简单，可有效扩展，可靠性好。另外主站与变电站之间的层是在某厂家同步数字体系（SDH）传输设备的基础上通过MB口完成SDH光传输环网通信，并进行馈线间的通信。无源光网络主要负责变电站和馈线层之间的通信。

5.1 馈线层通信网络

如图2所示，通信网络中的馈线层主要通过链式，即以变电站为起点，终端通过安装光纤路，然后使用1分为2分光器，馈线上主要安装光网络单元和1分2光分压器。在机箱中安装馈线终端单元（FTU），然后在10kV分接箱点安装馈线终端，为光网络单元提供24V直流电源，RS232接口与馈线终端之间的数据交换在光网络单元的基础上实现。这种网络结构的主要优点是，其他单元与多点光网络单元不互相影响。

5.2 变电站通信网络

如图3所示，配电网自动化数据通过RS232接口与终端服务器连接的光线路终端，再连接到变电站局域网（LAN），最终实现主站数据采集服务器通信功能。在这个过程中，变电站的通信设备可以通过与SDH光传输环网络的连接来有效地实现冗余。变电站之间的电缆可以有效地沿10kV线路铺设。

5.3 主站层通信网络

主通信系统主要由两部分组成，分别用于实时监控系统和离线管理系统，可以有效地实现实时数据和历史数据、图形数据和用户数据、网格设备的相互结合。主站通信的主要特点是高度的安全性和可靠性的集成。通过在主站进行系统测试，成功率达100%，信息响应时间为0.8s。

6 电力配网自动化运行优化的措施

6.1 规范自动化顺序

在配电网自动化的优化过程中，所有的施工内容都要按照顺序进行。配电网自动化的运行环境复杂，系统设备数量庞大，运行负担增加，导致配电网自动化的巨大压力。良好的自动化运行优化、规范化、设计科学化、长期运行优化方案，并将计划逐步实施到配电网自动化中，注重深度优化运行，而不只是偏向于实施。在配电网自动化方案中，需要明確操作优化顺序，有效改善配电网自动化。

6.2 更换老化设备

配电网运行一段时间后，自动化设备将出现老化和故障的状况，直接降低配电网自动化的运行水平，无法保证配电网的高效运行。因此，我们需要定期组织巡检、维护等工作，及时发现配电网设备中存在的问题，尤其是故障、旧设备、工作人员要准确调整设备，或直接更换有缺陷的设备。

6.3 实施状态监测

在配电网自动化的优化中，状态监测起着重要的作用，因此，必须严格执行状态监测，规范配电网的自动化。配电网状态监测可以检测外部因素的干扰。电力企业根据配电网自动化的实际情况，设计状态监测方案，收集配电网自动化中的所有数据，包括线路状态信息、设备状态信息等，根据数据反馈状态，监控配电网自动化运行情况。

7 电力配网自动化运行优化的建议

针对配电网自动化的维护，提出了以下几点建议：①开展基础设施建设。在配电网自动化设计中，采用了基本简洁的设计方法，提高了配电网的运行效果，减少了网络建设中的冗余设计，从而优化了配电网的设计。②经济运行。针对配电网自动化运行的维护优化，建议采用经济性的设计方法，根据配电网系统的运行方式，采用配电网设计模式，配电网自动化的经济效益，可以取得预期的经济效益。③在配电网自动化维护优化中，建议实行制度化的管理和控制，防止被外力破坏的配电网自动化建设等因素的干扰，保持运行模式的制度化，强调配电网自动化运行的规范化。

8 结 论

配电网自动化系统应保证用户在电力系统中具有网络安全和信息传输效率，自动化系统在通信技术中提高了信息传输的稳定性和可靠性。利用PON技术改善我国电力系统的缺陷，可以减少资源浪费、投资损失、信息泄漏，解决了如何实现实时监控、及时维护、远程监控等通信系统的设计方案。基于PON技术的配网自动化系统，满足了电网用户的传输速度、运行稳定性和低成本的要求。随着我国科学技术的发展，无源光网络技术将更加适应社会的需求，技术将更加成熟，优势将更加明显，也将得到更广泛的应用。无源光网络技术在网络自动化通信系统中的合理设计，可以获得更好的社会效益，使电网系统更好地为用户服务。

参考文献

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收稿日期：2018-6-10