EPON技術在電力通信設計的應用探討

葉馳

摘 要：現階段，國內智能化電網工程建設速度不斷加快，我國的電力通信運行質量與效率得到了有效的改善。通信設計效果對電力系統運行過程中的可靠性、安全性有著重要的影響，在進行電力通信設計時，要注重EPON技術的應用，降低電力工程建設的成本。本文先對EPON技術的協議架構與要點進行分析，并進一步研究EPON技術在電力通信設計的應用。

關鍵詞：電力通信設計；EPON技術；具體應用

中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）30-0091-02

1 引 言

隨著國內城市化進程的不斷加快，社會對于電能資源的需求量急劇增加。為了有效改善電力通信數據傳輸過程的準確性與穩定性，就要不斷強化技術管理機制，注重EPON技術在電力通信設計的應用。

2 概 述

2.1 EPON技術的基本概念

EPON技術具體應用環節中，因為對以太網以及無源光網絡進行了融合，所以在運行方式方面更加靈活、多樣。通過利用廣播進行相關指令的下發，可以完成一點對多點的信息交互與數據傳輸。這樣一來，就可以有效提升信息的共享效果。對于EPON技術而言，它是一種新型的光纖接入技術，該技術的實現主要借助于PON拓撲結構。EPON網絡的組網方式較為多樣，目前較為典型的主要有星型、樹形，同時還包含總線型、環形拓撲。其中，圖1為EPON網絡結構示意圖。

2.2 EPON技術協議架構分析

EPON本質上是一種較為新型的寬帶綜合接入技術，在該技術結構中，需要應用網絡分層協議做出升級。其中，ISO/IECOSI第二層協議就是網絡分層協議，圖2為協議劃分結構模型圖。在該圖中，不同代碼代表著不同的結構：PHY所代表的是物理層，PCS所代表的是編碼單元，FFC所代表的是柔性電纜單元。此外，圖中的PMA所代表的是媒質附加結構，FEC所代表的是前向糾錯單元。EPON技術應用過程中，通過利用信息處理和狀態機結構，可以實現拓撲參數的集中訪問，并且可以完成信息的高效整合。需要注意的是，對于光網絡單元結構而言，其不單單包含MPCP實體結構，同時也包含了光線路終端等。因而，EPON技術可以進行信息間的高效交互，同時還能對數據做出協調、傳輸與升級。

2.3 EPON關鍵技術分析

通過對EPON關鍵技術進行系統化控制與統籌規劃，可以提高對相關模型以及應用價值的分析與研究效果。一方面，EPON上線信道復用技術就是其中的關鍵技術之一。該技術結構具體應用時，通過應用MPCP可以將其添加到MAC的內部。同時，還可以應用時分多址完成數據信息的傳遞。信息數據具體傳輸環節中，光線路終端可以進行數據信息時間片分割。另一方面，EPON即插即用技術也是其中的關鍵技術。該技術應用過程中，因為光網絡單元傳輸的信息數據有著不同的接入點，因而數據實時傳遞的過程中數據處理環節會存在不同程度的延時問題，并且時間間隔相對較小。因而，光線路終端需要借助于延時補償技術，對較小時隙以及間隔不足等現象進行相應的處理。這樣一來，就可以有效提升光網絡單元的同步性效果。此外，EPON的關鍵技術還包括突發信號處理技術。因為光線路終端結構在進行數據的反應與調整時，不同的光網絡單元所發送的信號存在一定的差異。因而，為了有效提升數據信息收發功能的常規化效果，就要做好光元件的綜合性控制，并且要進行統籌處理。

2.4 配電網對于通信系統的要求

在現階段的配電網通信網絡中，主要分為接入層與用戶層。對于接入層而言，主要指配電到開閉所或者是變電站的通信；對于用戶層而言，主要是指配電到用戶側或者是電能表、集中器的通信。由于配電網工程中涉及到較多的設備數量，并且電力工程的地域分布相對廣泛、節點十分分散，再加之電網工程的運行環境惡劣等問題，導致了配用電網對于通信系統有著較為嚴苛的要求：①通信系統要能夠提供高質量的信息傳輸服務功能。終端監測系統通信不僅要能進行數據的安全傳輸，同時還要避免傳輸中斷或者是數據竊聽等問題。②數據的傳輸要有較強的實時性、可靠性。終端監測系統要能對故障問題進行迅速的尋找，并且要能有效的隔離故障、恢復供電。另外，通信系統還要有較強的抗干擾能力。由于絕大多數的終端安裝在室外，其工作環境相對惡劣，室外環境的電磁環境較差，因而通信系統要具備較好的電磁干擾能力以及抗雷擊效果。另外，在進行電力通信設計時，還要考慮到造價成本以及使用效益等問題。

3 EPON技術在電力通信設計的應用

3.1 EPON模型分析

現階段，配電一次線路接線方式大體分為兩種：一種是單電源輻射狀方式，另一種是手拉手環網接線方式。對于前者而言，其主要有信息點分布相對分散、分支較多的特點；對于后者而言，其信息點主要分布于分支線路或者是主干線路，并且主干線路中主要采用的是手拉手方式。與其他類型的通信技術相比，EPON技術可以滿足未來智能配電業務的不同需求。

3.1.1 單電源輻射狀接線方式

對于這一接線方式而言，其主要具備接線清晰、費用低以及運維簡單的優勢。一般來說，采用這一接線方式的主干線路利用分段開關可以分為3～4段，在供電半徑方面可以達到3～5km。由于信息點分布有著一定的差異，因而EPON網絡需要應用不同類型的通信模式，進而可以實現對不同區域信息點的有效覆蓋。一方面，在集中分光模型中，大多將OLT安置在變電站內部，分光器大多安置于附近的電線桿上，有時也可將其安置在某個配變設備箱內部。ONU大多安置于采集設備箱中，有時也將其安置在用電采集中器設備箱內部。該模型的主干光路有著較強的一致性，并且在進行光路設計設計工作時也較為簡單。另一方面，對于串聯多級分光模式而言，大多將OLT安置于變電所內，分光器以及ONU設備大多安置于同一設備箱內。

3.1.2 手拉手環網接線方式

該接線方式應用時，需要對主干線路以及分支線路進行清晰地劃分。主干線路主要采用的是開閉所/環網柜互聯方式，進而可以形成環線接線方式。這一模式下，接線工作較為簡單，并且具備環供可靠等諸多優點。同時，這一接線方式較高的供電可靠性，在一些負荷密度不高或者是用電增長速度較快的區域，要注重該模式的應用。在進行系統模型的構建時，可以借助EPON技術創建手拉手全光路保護模式，OLT設備大多安置于線路兩端的變電站內。

3.2 EPON組網應用方案

EPON組網應用方案主要有兩種不同的類型：①OLT和ONU組網，該方案較為典型；②OLT和SDH/MSTP組網。一方面，對于OLT和ONU組網方式而言，其網絡結構相對簡單，并且組成方面主要包含OLT以及若干ONU、ODN。對于這一方案的保護方式而言，主要包含三種不同的方式：全光纖保護、環形保護以及手拉手保護。在應用全光纖保護方式時，需要占用OLT的2個不同的PON口，同時ONU也要支持雙PON口，進而可以對全光路保護；對于手拉手保護來說，能夠進行不同變電站設備的檢修工作，同時對網絡其他的業務傳輸不會造成應用，因而在可靠性方面有著一定的優勢。如果采用環形保護方式，那么在進行光纜敷設工作時，要確保光纜迂回到變電站，圖3（左）是OLT和ONU組網示意圖。另一方面，現階段應用較廣的是OLT和SDH/MSTP組網方式。對于這一組網方式而言，能夠將EPON技術與SDH/MSTP技術有機的結合在一起，因而兩者的優勢可以得到有效的發揮，并且組建工作中可以提升傳送網的靈活性。該組網方式在電力系統的具體應用中，主要是利用SDH環網對變電站OLT設備提供相應的GE接口，這樣一來就可以確保各個站間的OLT組成相應的GE光纖環網，圖3（右）為OLT和SDH/MSTP組網示意圖。

3.3 應用路徑分析

3.3.1 方案設計基礎

在進行電力通信方案設計工作時，設計人員首先要對通信系統做出相應的集中整合，在變臺區內部，主要分布著光網絡單元，光網絡單元中含有4個不同的以太網口，同時包括4個串口。本文主要的研究對象是RS485/RS232接口，設計過程中要將其與數據采集終端的相關設備進行連接，表1為站內設備的主要參數。此外，電力自動化系統中還包含了EPON網管系統、服務器和交換機。由于設計過程中建立了兩個不同的變電站SDH，因而在光線路終端結構方面也有所差異。對于光路結構而言，主要利用分光器以及光網絡單元來完成終端信息的交互，并且建立了相應的“手拉手”線路。

3.3.2 通信節點設計基礎

在進行綜合性組網設計工作中，主要應用了24個無源光網絡接口的光線路終端，進而提升了a變與b變的組網設計效果。同時，在進行發光功率、接收光功率的判定過程中，需要對不同設備的參數進行分析，對光線路終端的發光功率和光網絡單元的接收光功率進行判定，這樣一來可以直觀的了解到光纜成端點衰耗數值。通過對測試結果的分析可得，a變與b變的最大光功率衰減達到了22dB，進而可以滿足冗余的實際要求。此外，理論計算值和測試結果之間的差值在允許的范圍內，因而可以確保設計質量。

4 結束語

電力工程建設工作中，因為EPON技術和電網發展之間有著良好的匹配效果，并且在組網結構方面與電力通信網現狀有著良好的結合度，因而要加強EPON技術在電力自動化領域以及電力通信中的應用。

參考文獻

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收稿日期：2018-9-10