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摘 要：在电力系统的配电网建设中,由于其涉及到的范围较广,运行管理较为复杂,且由于配电系统是将高压电转换后输送给用户的直接电力系统,因此事故频发.为了能够及时了解和掌握每个配电终端的运行状况,就必须要借助于配电网通信系统.而传统的配电网通信系统一般都是根据业务的需求而建立的不同的相互独立的通信网系统,这在电网系统智能化水平不断提高的情况下是很难满足多种配电网的通信需要的.为此,必须要采用一种兼容性好、便于服务重组和管理的新型通信网络系统来改造整合原有的通信网络系统.本文基于EPON技术来对配电通信系统的设计和应用进行研究.
关 键 词：EPON；以太网；配电系统；通信网络
中图分类号：TM73文献标识码：A
长期以来,我国的电力事业发展大都只注重于发电技术以及输电技术的研究,而对配电系统的完善与改进则没有给予太多的关注.这就使得目前我国的电力系统在运行中存在着配电网建设落后,自动化、信息化水平较低等问题.为此,必须要加强对电力配电网系统的通信系统建设,以提高其自动化水平,为保证配电网的正常运行提供信息保障.而EPON作为一种新型光纤接入网技术,具有成本低、兼容性和扩展性强以及便于管理等诸多优点.利用EPON技术进行电力配电通信网的建设是一种非常具有很大可行性和经济性的技术方法.以下本文中笔者就结合自己的通信网建设实践经验来对EPON在配电通信网中的应用进行简要探讨.
1EPON的应用原理
EPON采用点到多点的拓扑结构.一般下行采用广播方式、上行采用TDMA方式实现双向数据传输.目标是以简单的方式实现点到多点的高速以太网光纤接入.EPON的标准是IEEE802.3ah,EPON在保留传统以太网体系结构的基础上定义了新的应用于EPON系统的物理层（主要是光接口）规范、MAC多点控制协议（MPCP）以及运营维护和管理（OAM）机制,IEEE制定EPON标准的基本原则是尽量在802.3体系结构内进行EPON的标准化工作,最小程度地扩充标准以太网的MAC协议,以实现在点到多点无源光网络中的以太网帧的时分多址接入.
在EPON技术的应用中,最主要的几个关键技术包括动态带宽分配技术、上行信道复用技术、OLT的测距以及延时补偿技术、突发信号的收发技术、安全性和传输质量控制技术以及MPCP多点控制协议等.EPON是一种无源光分配网络技术产品,属于纯介质网,不会受到除终端设备以外的其他设备干扰,也不会受到雷电影响,因此是一种具有很大可靠性,并且功能强大的宽带接入技术.
2EPON技术在配电通信网建设中的应用优势
基于配电网系统的复杂性与配电网自动化发展的新要求,采用EPON技术作为其通信网络的接入技术能够很好的满足各种通信业务的网络需求.这是因为EPON技术在实际的应用中具有多种优势,是其他网络接入技术无法比拟的.具体来讲,EPON在配电通信网建设过程中所存在的应用优势主要有以下几点：
2.1成本较低,易于维护管理,且扩展兼容性强.由于EPON是建立在纯介质网络上的技术,因此采用EPON技术的通信网络结构时,不需要再另设电源,也不必考虑电子部件的安装与维护,因而极大的降低了配电通信网的建设造价,并且也方便了管理维护.再者EPON系统不会占用太多的终端设备空间,集成化程度较高,具有很大的扩容性,属于低投入、高产出的技术方法.
2.2高宽带、高性能.EPON可以实现较高的宽带服务,目前较常使用的EPON能够提供保证上下行对称的1.25Gbit/s宽带.另外,EPON是一种点对多点的技术,能够使用单个光模块为多个终端用户服务,这就减少了光缆的应用,增大了通信网的服务范围.最重要的是在EPON系统中,各个终端之间的设备都是以并联的方式进行连接的,这样无论哪个终端出现问题,都能够保证其他终端的正常运行,极大的提高了通信性能.
2.3带宽能够实现灵活分配,网管功能较为完善.由于EPON具有一整套的带宽分配体系,因此其能够利用DBA、PQ/WFQ、WRED等方式,实现对各个用户的合理带宽分配,从而保证了网路服务质量.在以太网技术的发展应用中,EPON是最为成熟完善的一种网络接入技术,其具有非常完善的网管功能,对配置、性能、故障、安全以及警告等管理工作都能起到很大支持作用,因而使用非常方便可靠.
2.4接线方式灵活多样.在配电通信网络的建设中,使用EPON技术能够根据不同的终端需要进行网络接线,因而实用性极强.一般常采用的接线方法主要有单电源辐射状接线方式和手拉手环网接线方式两种.而其中前者又可以分为集中分光模型与串联多级分光模式等.
3电网配网中使用EPON技术组网的优势
基于EPON技术的配电自动化通信系统,采用光纤作为传输介质,特别适合配电设备密集的城域配电网的通信接入.EPON系统网络拓扑可以组成树形、星形、环形和总线型等拓扑形式,能够与电力配网环形、链形和多叉树型拓扑结构完全吻合,节省光纤资源,实现站点到终端之间链路的1+1保护功能.能够减少通信设施的建设费用,信息共享更加容易,并将自动抄表、电费计量等融合在一个系统中,为配电网的管理提供了极大的便利.完全满足智能电网坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的要求.
4配电网通信系统组网思路
根据地区特点,用户接入分支链路网可直接利用电力线作为通信介质,配电变压器到电能表之间采用电力线载波通信作为主用采集方式.配电层从开闭所光缆沿电力管线敷设至每个配电变压器,OLT设备对多个方向的光缆链路实现千兆光口汇聚.分支网采用EPON技术,任何一个终端设备故障都不会影响其他终端设备.
集中器上行采用以太网接口同开闭所光纤网络相连,下行将电力线信号耦合到配电变压器的低压出口,覆盖到整个低压配电网络.在配电网接入层,核心主站和子站组成千兆IP主干自愈环,通过环网保护协议RRPP实现ms级的业务倒换,提高核心网络的可靠性,降低单点故障.RRPP是由多个节点构成的环网,其中一个主节点,其他节点为传输节点.
主节点在环上的2个端口分为主端口和从端口.主节点通常周期性地从主端口发送环的HELLO报文,如果主节点的从端口接收到HELLO报文,就会认为环网处于完整状态,进而阻断从端口以保证没有环路；如果主节点的从端口在一定周期内没有接收到HELLO报文,则认为环网处于故障状态,进而打开从端口使其正常转发.一旦发生故障（如链路断开）,故障相邻的节点或端口上会通过中断立刻检测到故障,并向主节点发送Link-down报文,主节点接收到该报文则认为环处于故障状态,立刻打开从端口,同时发送报文通知其他传输节点更新转发表,传输节点更新转发表后数据流将切换到正常的链路上.
故障恢复后,故障节点或端口开始工作,这时故障节点会临时阻塞该端口,但该端口还能RRPP协议报文.主节点发送的HELLO报文可以穿透临时阻塞端口,如果从端口接收到HELLO报文,主节点会认为环已恢复到完整状态,然后立刻阻断从端口,并发送报文通知其他节点打开临时阻塞端口,同时刷新转发表,将业务流量切换到正常链路上.RRPP以太环网技术支持环网上单一链路或节点发生故障时流量快速自动倒换,当网络上承载大流量的业务时,仍能保证业务的正常开展.
结语
由本文上述分析可以看出,在当前的电力系统建设过程中,对于配电通信网的设计与应用需要结合配电网系统运行的需要来进行,而采用EPON技术则能够很好的满足其各种需求,并且具有多种应用优势.通过EPON光纤接入技术建立配电通信网,不但能够加快配电通信网的组网速度,且对于提高配电系统自动化、智能化也是具有重要意义的.因此,EPON在配电通信网的建设运行中是具有很大推广应用价值的.