摘要：我国电力系统近年来发展非常迅速，尤其是有了现代化先进的科研技术，使得电力行业的发展更加如鱼得水。配网自动化是以配网通信为基础，怎样使建设的通信系统与配网自动化系统相适应是通信建设过程中需要思考的问题。根据配电网具体情况，EPON技术将是配网自动化系统发展的趋势。从EPON技术在配网自动化系统中的设计出发，对EPON技术在配网自动化系统中的应用进行分析和探究。
关键词：EPON技术；配网自动化系统；设计与应用
引言
我国整体经济发展至今，电力行业做出了杰出贡献，其使用之多运用之广，是任何基础资源所不能企及的。随着我国社会各领域用电量的增加，对电力配网系统的可靠性以及自动化提出了更高要求，尤其在网络技术创新发展的背景下，为电网系统智能化建设提供了有利条件。通过将EPON技术结合到电力配网系统中，是电网建设创新发展的重要体现，如主站层通信、馈线层通信等技术在电网系统中的使用，极大程度增强了电网系统数字化特征，对电能供应质量的提高有实际意义。
1EPON技术的结构和工作原理
EPON技术的本质是使用点到多点构造的单纤双向光纤接入网络。在使用该技术的过程中，常见的拓扑构造包含有树形结构、总线型结构、星型结构以及环形结构等。EPON技术的构成元素包含有光线路终端OLT、无源光分路器POS以及光网络单元ONU三个部分。在EPON技术的节点之间，使用光纤作为连接方式，而在核心网位置，可以使用ATM网、IP网、DWDM网以及SONET网等多种形式的网络。光线路终端的位置在EPON系统的中心部分，它的功能室控制并分配信息的连接方式，并对信息进行有效监控、维护以及管理。无源光分路器的结构相对简单，在工作的过程中不需要使用电能，同时可以24小时进行工作。整体来讲，分光器的分路比通常为1∶2或1∶4或1∶8，同时可以进行多级连接，它的功能是分发下行信息同时对上行信息进行汇总。光网络单元的位置在用户侧，其功能是选取并接收从光线路终端发送的信息，回复光线路终端的测量距离和命令，并且有针对性地进行调整。EPON技术上行通常使用时分多址连入的方式（TDMA），同时能够与波分多址、码分多址共同进行使用；下行EPON的工作模式则有两种，即点对点模式与广播模式，用于完成传播双向数据信息的工作。这使得EPON技术具有良好的扩充性，能够随时接纳新用户，并不再需要针对网络进行大规模修改，EPON技术整合了以太网技术与PON技术，其意义是采用最为便捷的方式完成点到多点的高速以太网接入。EPON技术在保留原有以太网整体构造的前提下，对该系统的物理层进行了重新定义。
2EPON技术在配网自动化系统中的设计
2.1总体设计
主站系统和各个配电终端之间有通信信道，把OLT设置在变电站系统、配电子站系统、配电主站系统中，通过OLT设备对主干通信网络加以组建。TTU和FTU数据从变电站系统或RTU进行转发，并对分支通信网络加以组建。这样一来，各通信网络与配电终端、变电站系统或配电子站系统、配电主站系统就组成了配网自动化系统。同时，应从分支通信系统和主干通信系统两方面对配网自动化系统进行设计，对冗余的信道备份加以考虑，通过信道备份选择时刻路由通道。
2.2分支系统设计
从变电站或子站系统开始，顺着电力线的方向把光纤敷设到每个柱上开关或开闭所。变电站或子站系统和下方各条光纤链路以星型组网的形式，变电站或子站系统OLT汇聚各方向光纤链路。变电站或子站系统到柱上开关或开闭所的链路运用EPON技术，在某终端出现故障后，其余终端都不会受到影响，有效降低设备或系统出现故障的概率，有利于对其进行维护和管理。另外，每个柱上开关或开闭所安装的ONU（光节点）设备都应支持IP/TCP协议，具有RJ45端口，FTU与DTU应通过当前端口接入EPON网络，使全网通信效率得到提高。
3EPON技术在配网自动化系统中的应用
3.1EPON技术在主层站中的应用
EPON技术在主层站中应用的目的是把实时监督控制和离线管理进行结合，从而构成统一结构。其主要工作是完成配电运行过程中的管理工作，以及对相关设备进行操作和监督。同时，在监督管理过程中，系统将EPON技术所形成的图形和信息进行有效整合，就能使电力配网自动化系统实现集成化，并且能有效保障其安全性和稳定性。
3.2IPACT算法
IPACT算法是一种基于授权或请求的自适应分配带宽的算法，通过相关标准对授权帧或请求帧进行定义，做到带宽分配和动态申请，OLT按照各个ONU缓存器收集的不同配电终端能够容纳的数据量为ONU进行时隙分配。通过REPORT/GATE轮询间插的方法，有效提升了信道的利用率，又因轮询周期具有一定的可变性特征，并且配网自动化系统有大量的配电终端，同时采集业务有一定差别，使其具有一定的缺陷，应运用EPON技术进行相应改进。监测OLT上行链路流量数据，并发送GATA相关信息，一旦ONU上行链路流量数据超过1h，应使轮询的周期大于等于设定的最低值，从而对频繁轮询OLT的现象加以抑制，避免频繁发送GATA而浪费大量的带宽。把GATE的帧设到最高的级别，可以用排列下行链路信息的模型来进行。
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3.3电力配网中变电站子站通信的运用
为了确保电力系统稳定运行，离不开系数内部数据的支持，电力配网中产生的数据可通过线路终端的S232接口来传输，将这类接口与配网系统服务器终端连接起来，能保证数据信息传输通道的通畅，使得电力系统能针对用户服务需求实施相应功能。借助系统终端设施来做到变电站子站中信息网络的协调作用，之后可使用调度数据网络系统与数据收集技术等，提高电力系统自动化程度。变电站子站具备数据通信功能，充分体现了EPON技术在电网建设中的运用，将子站通信网络结合到光纤网络中，则数据传输终端应设置在子站内部。考虑到自动化系统将在不断完善下而升级扩容，因此在利用EPON技术时，需要注意在系统中保留适当的功率扩展空间。例如，在进行电力配网数字化建设时，技术人员将设置每个数据接口连接的ONU个数不超过16个，从而为之后系统网络升级发展创造基础条件，保证数据传输路径的相互独立。
3.4EPON技术在馈线层中的应用
从我国电力配网自动化系统末端服务器的整体布置情况来看，配网系统中的光纤线路基本上都是使用手拉手类型的组网结构，同时线路两端末尾位置在光纤线路的末端服务器中，由此实现保障全网电力配网系统的目的。EPON技术在馈线层中的应用体现是将光纤分离设备的数量维持在4个以下，这样才可以实现交换ONU和FTU之间的RS光纤接口，由此完成数据资料的有效传播。
3.5组网结构
EPON技术主要运用的是单纤波分复技术，上行波长为1310nm，下行波长为1490nm，只需要1个OLT与1根光纤，拥有20km的接入覆盖半径，使用光分路具能够分给64名用户使用，从而使主干光纤与OLT的成本有效降低。用电源和机房，从而使运营维护与建设成本大大降低。EPON使用的不但是用户驻地网/局域网的主流技术，而且传输格式是以太网，从某种程度上讲，两者具有一定的融合性，有效减少传输协议转换时出现的成本因素。上行和下行都是千兆速率，上行运用时分复用的共享带宽，下行以加密广播传输方法共享带宽。同时，高速宽带应符合用户接入的贷款要求，灵活地按照用户不断变化的需要对带宽进行动态分配。架设光缆需要沿配电网线路的路径进行，EPON网络在结构上也要匹配电力配电网系统的结构，从而让OUN可以便捷地对各种业务进行连接。
3.6电力配网中数据传输技术的运用
数据传输技术是EPON技术在配电自动化系统中应用重要性的充分体现，能实现在数据共享的条件下，提高供电质量和精准度。数据传输技术主要是凭借串口连接口和通信技术，来完成配电系统内的数据通信，在该技术支持下，可提高系统内部数据在线路中的传送透明度，能及时发现数据传输过程中的缺陷，进而做到对电子设备的及时维护，展现出一定的实际意义。数据传输过程主要受到计算机后台的控制，借助网络途径来合理配置信息连接口，不需要进行布线操作，当电网系统开始运行后，则系统内部功能模块将自行进行终端设备的信息收集及整理，从而为电网系统的数字化发展提供保障。例如，在利用配电自动化系统为终端设备提供电能时，只需要开启数据传输电源，这时信号收发机将在EPON技术作用下检测电子设备数据，极大程度简化了配电过程，从而为用户提供优质电能。同时，由于配电系统内部的数据传输可借助相应的协调处理器来做到信号有效传输，能凭借计算机技术进行信号连接，实现数据接口的连接多样化，有利于系统高效运作。相对于传统的数据技术而言，将EPON技术运用到配电自动化系统中，可促使系统对应的数据传输技术具有组成结构简单、成本低、提高系统灵活性等优势，在电力系统建设上有重要应用。
3.7网络性能与网络安全
EPON网络具有较强的多点失效和抗单点功能，其ONU设备能经由两个PON口进行上联，经由各光缆路由对两套OLT设备进行接入，如果网络中有一条光缆或一组OLT设备产生故障，ONU可以检测出故障，快速切换至备用的光缆路由继续工作。分光器是一个无源器件，利用物理分光，具有较高的可靠性，如果有一个光路出现故障，不会对其余ONU的工作造成影响[3]。同时，要想避免网络安全风险，例如侵入、欺诈、伪装及仿冒等，应认证ONU的接入。当ONU与OLT注册并连接PON网络之后，应认证其提供的逻辑标识与MAC，在ONU认证通过以后才可以视为合法，从而允许其接入。PON口的下行运用广播的方法，把报文传送到全部PON口下的ONU，从而使下行数据通信的安全得到保障。PON为数据提供加密，并使用三层搅动的加密技术，从OLT向每个OUN请求对应的密匙，而ONU所提供的密匙会在特定的ONU和OLT进行同步与更新，OLT会对各ONU下行数据使用相应ONU密匙采取加密操作，保证其余ONU不能破解该ONU加密数据，使下行通信系统安全得到了保证。
结语
综上所述，将EPON技术使用在电力配网数字化中，可为电网系统提供较为可靠的技术支撑，在网络通信平台作用下促使各项系统功能的有效发挥，体现出可靠性高、运行成本低等优势，通过先进技术的使用，能促进智能电网系统的不断完善，有着重要的应用意义。随着电网系统建设规模的扩大，EPON技术使用价值逐渐凸显出来，体现出较可观的发展潜力。
参考文献：
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［3］钱志昊.10kV配网自动化系统介绍及调试过程中所遇问题的相关解决方法浅析［J］.电器工业，2017（02）：72-73.
［4］苏龙，李孝华.电力配网自动化中EPON技术的应用研究[J].中国管理信息化，2017，20（24）：54~55.
论文作者:马毅
论文发表刊物:《电力设备》2018年第24期
论文发表时间:2019/1/7
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