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摘 要：经济发展的要求和质量都在不断的提高，电网配用电建设也逐步向信息化、智能化和自动化等方向发展，建设大容量的光纤通信网络是最适宜于配用电发展的通信模式，文章分析EPON技术的特点，以及其在电网配用电系统中的应用。
关键词：EPON；电网；配用电；应用
中图分类号：TN915.85 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）30-0036-02
传统的电网配用电比较低效，不合理的配置还会导致电量的损失，不符合现代电网发展的需求。国家电网公司目前对于建设智能电网正在全面开展。配电网通信主要有无线通信、光通信和电力线载波通信3中，无线通信速率低、延时不确定、数据通道的可靠性不高；由于电线载波通信会受到线路停电、干扰等从而降低通信传输速率鱼质量。从而选择可靠性高、带宽大、保密性好以及抗干扰强的光纤通信，以EPON技术为例，具有抗多点失效、点对多点、高Qos保障以及灵活组网的优点，真正落实以太网分布式功能，是智能电网通信系统建设的首选。
1 EPON技术原理
1.1 EPON系统结构
以太网无源光网络技术就是所谓的EPON，其以太网为基础，接入网络时利用点到多点结构的单纤双向波分复用光，能够灵活的进行总线型、树形、环形以及星型的网络拓扑以满足需要。EPON的典型系统是由光线路终端、光网络单元、光分配网三个部分组成，其系统的组成结构如图1所示。
OLT是整个EPON系统的核心设备，既为多业务提供平台，又是路由器或交换机，可向网络侧提供SDH、GE以太网、视频、2M等业务接口。向用户侧提供点对多点的PON接口，即光纤接口。向ONU发送数据并且控制其功率时，OLT是以广播的方式，控制并且发起测距过程，为其分配带宽，并且控制数据发送窗口的大小。多个或者一个无源光分路器、光纤和相关无源光器件构成ODN，其结构是点到多点，提供OLT与ONU之间的光传输通道，以线型、环形等为常见的链接方式。而POS、光纤光缆、光衰减器、光连接器、光缆交接箱、ODF、分纤盒等则组成ODN。ONU是用户端设备，为用户提供视频、数据等业务接口，其提供的功能有响应OLT发出功率控制及测距命令，选择接收广播数据，缓存用户的以太网数据，以时分复用方式向上行方向发送和一些其他的以太网功能。
1.2 EPON协议
EPON协议各层基本要求：①电力EPON综合接入系统使用1000BASE-PX20接口物理类型，支持的传输距离为20 km；②EPON系统为单纤双向系统，上、下行的波长不同，上行波长为1 260～1 360 nm，下行的波长为1 480～1 500 nm；③EPON系统音使用符合ITU-TG.652的单模光纤；④EPON系统的PMD子层要符合YD/T 1475和IEEE Std 802.3-2005的规定；⑤PCS子层/PMA子层和RS子层、OAM功能、多点控制协议MPCP要符合YD/T 1771和YD/T1475的规定。
1.3 EPON的关键技术
①测距与延时补偿，使用控制门作为窗口，类似于以太网碰撞机制中的随机后退方式，各ONU随机后退方式进行注册。
②时间戳定方式，采取绝对定时的方法以脱离周期性的帧局限进行网络控制，能够对不定长的以太网传输造成便利。
③MPCP多点控制帧，为了使OLT可以控制点到多点的网络，可以增加以太网控制帧。
④其他关键技术，包括业务等级服务下行加密技术和OAM功能动态带宽分配技术。
1.4 EPON的技术特点
1.4.1 EPON技术的优点
①可以提供非常高的宽带，其上下行对称的宽带可以达到1.25 Gb/s，随着EPON技术的推进和创新，未来有可能增长到10 Gb/s。高宽带为通信的及时性和大数据处理打下了非常好的基础。
②相对低的成本：由于EPON的建设成本较低，可维护性好，容易扩展。没有电子部件，在传输中不要电源，因而铺设简易。EPON系统对局端资源的占用率很低，基本不用维护，投资的回报率高。
③服务的范围广，作为点到多点的网络，扇形辐射式的服务，可以节省资源，服务于大量的客户。
④带宽的分配灵活，对带宽的分配有整套的体系，可以通过WRED，DiffServ，PQ/WFQ等来实现带宽分配，并保证每个用户的QoS。
1.4.2 EPON技术的缺点
①全网改造的难度大，在现有通信网络的基础上进行改造，需要资金和技术的支持，消耗的成本较大。此外，当低接入时，覆盖的成本高，短期难以回收成本。
②双绞线和内布线对传输距离有一定的限制，尤其是在楼内进行布线时，受到制约。
③由于是二张网络分离经营，对维护人员的专业要求比较高。
2 EPON技术在电网配用电系统中的组网应用方案
2.1 OLT与ONU组网
①能够实现全光路保护的全光纤保护模式，采取1：2非均分分光器，由于ONU需要双PON接口支持，所以占用2个PON接口。
②环形保护方式，可以实现全光路保护，类似于环网结构，占用2个PON接口，ONU需支持双PON接口，采用1：2非均分分光器，要求光缆环形铺设迂回至变电站。
③手拉手保护方式，可以实现全光路保护，2个OLT处于不同的变电站，不同变电站设备的检修不会对业务传输造成影响，符合电力配网输电结构，可靠性高。
2.2 SDH/MSTP与OLT组网
①OLT直接上联至SDH/MSTP，该组网方式是局中心的核心交换机与各站点的OLT组成了星型结构，OLT通过GE上联至站内的SDH/MSTP，其优点是可以节约主干光缆的资源。 ②OLT之间组成GE光纤环网，在各站点安装OLT，并且在之间通过GE组成光纤环网。为了保证业务倒换时间在50 ms以内，可以采用以太网多环切换的模式。环网中局中心的核心交换机和OLT相连，该组网方式可以在不增加任何投资的前提下，节约设备的GE口资源。
3 EPON技术在电网配用电系统中的应用研究
本文研究的对象以2010年某电力局采用无源光网络设备建设EPON配用电通信网络为例，工程建设的区域共涉及到3座110 kV的变电所，8座10 kV的开关站，20座配电房和156栋居民楼。其业务范围包括多个方面，如蓄电池监测、遥视、开关站和配电房的防盗业务，开关站的站所终端业务，居民楼的表箱进线电压检测、用户智能开关、智能电表电量集抄业务等。某电力局为了EPON配用电通信系统的应用可靠性进行了实验和验证，并积累了大量的宝贵经验。
3.1 通信网络拓扑
在配用电系统中的通信网络主要是采用EPON通信技术，整个配网通信光缆的线路长度达到了21 km。从信息安全方面和系统业务的接入来考虑，必须要保证网络完全的隔离，确保信息的安全性，组成管理信息大区和生产控制大区，二者相互独立，这样的好处是可以有效的隔离开关站的RTU信息，并且起到监测配电站和防盗的作用，从而实现信息安全隔离的需要，达到互动化、自动化和信息化的通信支撑。生产控制大区的网络通过配网传输信息来控制大区的数据，以110 kV变电所为集合点，结合10 kV电力线出线的电气接线结构。采用手拉手倒换结构保护模式，ONU安装在开关站，OLT则安装在不同的变电所，这样即使OLT设备失效或光缆中断，都可以实现保护功能，并且当异常发生之后，ONU能自动快速的选择OLT。管理信息大区网络是负责营销电量采集数据和传输管理信息大区数据的，以各开关站的OLT和局中心的2台OLT组成KM以太冗余环网，开关站到居民楼和配电房的接入则采用星型EPON模式，可以实现光纤全保护倒换方式。
3.2 应用分析
在建设的2个EPON配用电网络中，可以实现灵活和实时的通信架构，实现配用电信息的实时传输、资源共享和高度集成，极大的减少了未经授权而非法接入的情况，提升了网络信息传输的安全性和可靠性。由于此项目的实施，提升电压合格率和供电的可靠性，工作的效能较以往有质的提升，为客户提供了优质的服务，产生了较高的社会效益和经济效益。
3.3 EPON技术在电网配电系统中应用的思考
显然，在电网配电系统中建立了EPON通信网络之后，工作的效率和服务的水平都比以往有了很大的提升，企业在创造更好的效益的同时，服务的对象也享受到了高质量的配用电服务，但是此类技术应用中仍然有改进的地方，因而需要从多个方面进行改善，笔者提出以下几点建议：
①加强员工的专业技术培养，在安装、调试、运行维护等方面进行细致的培训，组织员工参加讲座、技术培训等活动，切实提升员工的专业技能，以免在实际的工作中出现误操作或随意操作的行为，减少不必要的失误。
②制定相关的制度规范，由于EPON技术比较新颖，许多操作规范仍在探索当中，因而需要建设规范制度，以便员工有章可循，按照科学的方式操作，减少对设备的破坏。
③建立考核评估机制，对EPON技术在配电网中的应用进行调查评估，需要改善的地方则及时的改进，减少各个环节之间的冲突，提高工作的有序性。
4 结 语
EPON应用于配用电系统中，可以有效的提升配用电工作的效率，提升经济效益和社会效益，但此类技术的应用仍然有待进一步探索，本文观点仅作参考。
参考文献：
[1] 辛培哲，李隽，王玉东，等.智能配、用电网通信技术及组网方案[J].电力建设，2011，（1）.
[2] 孙晓红.EPON技术在小区智能化的应用[J].智能建筑，2009，（9）.
[3] 方显业，赵萌.数字化配电网通信系统建设方案探讨[J].电力系统通信，2009，（9）.
[4] 黄盛.智能配电网通信业务需求分析及技术方案[J].电力系统通信，2010，（6）.
关键词：EPON；电网；配用电；应用
中图分类号：TN915.85 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）30-0036-02
传统的电网配用电比较低效，不合理的配置还会导致电量的损失，不符合现代电网发展的需求。国家电网公司目前对于建设智能电网正在全面开展。配电网通信主要有无线通信、光通信和电力线载波通信3中，无线通信速率低、延时不确定、数据通道的可靠性不高；由于电线载波通信会受到线路停电、干扰等从而降低通信传输速率鱼质量。从而选择可靠性高、带宽大、保密性好以及抗干扰强的光纤通信，以EPON技术为例，具有抗多点失效、点对多点、高Qos保障以及灵活组网的优点，真正落实以太网分布式功能，是智能电网通信系统建设的首选。
1 EPON技术原理
1.1 EPON系统结构
以太网无源光网络技术就是所谓的EPON，其以太网为基础，接入网络时利用点到多点结构的单纤双向波分复用光，能够灵活的进行总线型、树形、环形以及星型的网络拓扑以满足需要。EPON的典型系统是由光线路终端、光网络单元、光分配网三个部分组成，其系统的组成结构如图1所示。
OLT是整个EPON系统的核心设备，既为多业务提供平台，又是路由器或交换机，可向网络侧提供SDH、GE以太网、视频、2M等业务接口。向用户侧提供点对多点的PON接口，即光纤接口。向ONU发送数据并且控制其功率时，OLT是以广播的方式，控制并且发起测距过程，为其分配带宽，并且控制数据发送窗口的大小。多个或者一个无源光分路器、光纤和相关无源光器件构成ODN，其结构是点到多点，提供OLT与ONU之间的光传输通道，以线型、环形等为常见的链接方式。而POS、光纤光缆、光衰减器、光连接器、光缆交接箱、ODF、分纤盒等则组成ODN。ONU是用户端设备，为用户提供视频、数据等业务接口，其提供的功能有响应OLT发出功率控制及测距命令，选择接收广播数据，缓存用户的以太网数据，以时分复用方式向上行方向发送和一些其他的以太网功能。
1.2 EPON协议
EPON协议各层基本要求：①电力EPON综合接入系统使用1000BASE-PX20接口物理类型，支持的传输距离为20 km；②EPON系统为单纤双向系统，上、下行的波长不同，上行波长为1 260～1 360 nm，下行的波长为1 480～1 500 nm；③EPON系统音使用符合ITU-TG.652的单模光纤；④EPON系统的PMD子层要符合YD/T 1475和IEEE Std 802.3-2005的规定；⑤PCS子层/PMA子层和RS子层、OAM功能、多点控制协议MPCP要符合YD/T 1771和YD/T1475的规定。
1.3 EPON的关键技术
①测距与延时补偿，使用控制门作为窗口，类似于以太网碰撞机制中的随机后退方式，各ONU随机后退方式进行注册。
②时间戳定方式，采取绝对定时的方法以脱离周期性的帧局限进行网络控制，能够对不定长的以太网传输造成便利。
③MPCP多点控制帧，为了使OLT可以控制点到多点的网络，可以增加以太网控制帧。
④其他关键技术，包括业务等级服务下行加密技术和OAM功能动态带宽分配技术。
1.4 EPON的技术特点
1.4.1 EPON技术的优点
①可以提供非常高的宽带，其上下行对称的宽带可以达到1.25 Gb/s，随着EPON技术的推进和创新，未来有可能增长到10 Gb/s。高宽带为通信的及时性和大数据处理打下了非常好的基础。
②相对低的成本：由于EPON的建设成本较低，可维护性好，容易扩展。没有电子部件，在传输中不要电源，因而铺设简易。EPON系统对局端资源的占用率很低，基本不用维护，投资的回报率高。
③服务的范围广，作为点到多点的网络，扇形辐射式的服务，可以节省资源，服务于大量的客户。
④带宽的分配灵活，对带宽的分配有整套的体系，可以通过WRED，DiffServ，PQ/WFQ等来实现带宽分配，并保证每个用户的QoS。
1.4.2 EPON技术的缺点
①全网改造的难度大，在现有通信网络的基础上进行改造，需要资金和技术的支持，消耗的成本较大。此外，当低接入时，覆盖的成本高，短期难以回收成本。
②双绞线和内布线对传输距离有一定的限制，尤其是在楼内进行布线时，受到制约。
③由于是二张网络分离经营，对维护人员的专业要求比较高。
2 EPON技术在电网配用电系统中的组网应用方案
2.1 OLT与ONU组网
①能够实现全光路保护的全光纤保护模式，采取1：2非均分分光器，由于ONU需要双PON接口支持，所以占用2个PON接口。
②环形保护方式，可以实现全光路保护，类似于环网结构，占用2个PON接口，ONU需支持双PON接口，采用1：2非均分分光器，要求光缆环形铺设迂回至变电站。
③手拉手保护方式，可以实现全光路保护，2个OLT处于不同的变电站，不同变电站设备的检修不会对业务传输造成影响，符合电力配网输电结构，可靠性高。
2.2 SDH/MSTP与OLT组网
①OLT直接上联至SDH/MSTP，该组网方式是局中心的核心交换机与各站点的OLT组成了星型结构，OLT通过GE上联至站内的SDH/MSTP，其优点是可以节约主干光缆的资源。 ②OLT之间组成GE光纤环网，在各站点安装OLT，并且在之间通过GE组成光纤环网。为了保证业务倒换时间在50 ms以内，可以采用以太网多环切换的模式。环网中局中心的核心交换机和OLT相连，该组网方式可以在不增加任何投资的前提下，节约设备的GE口资源。
3 EPON技术在电网配用电系统中的应用研究
本文研究的对象以2010年某电力局采用无源光网络设备建设EPON配用电通信网络为例，工程建设的区域共涉及到3座110 kV的变电所，8座10 kV的开关站，20座配电房和156栋居民楼。其业务范围包括多个方面，如蓄电池监测、遥视、开关站和配电房的防盗业务，开关站的站所终端业务，居民楼的表箱进线电压检测、用户智能开关、智能电表电量集抄业务等。某电力局为了EPON配用电通信系统的应用可靠性进行了实验和验证，并积累了大量的宝贵经验。
3.1 通信网络拓扑
在配用电系统中的通信网络主要是采用EPON通信技术，整个配网通信光缆的线路长度达到了21 km。从信息安全方面和系统业务的接入来考虑，必须要保证网络完全的隔离，确保信息的安全性，组成管理信息大区和生产控制大区，二者相互独立，这样的好处是可以有效的隔离开关站的RTU信息，并且起到监测配电站和防盗的作用，从而实现信息安全隔离的需要，达到互动化、自动化和信息化的通信支撑。生产控制大区的网络通过配网传输信息来控制大区的数据，以110 kV变电所为集合点，结合10 kV电力线出线的电气接线结构。采用手拉手倒换结构保护模式，ONU安装在开关站，OLT则安装在不同的变电所，这样即使OLT设备失效或光缆中断，都可以实现保护功能，并且当异常发生之后，ONU能自动快速的选择OLT。管理信息大区网络是负责营销电量采集数据和传输管理信息大区数据的，以各开关站的OLT和局中心的2台OLT组成KM以太冗余环网，开关站到居民楼和配电房的接入则采用星型EPON模式，可以实现光纤全保护倒换方式。
3.2 应用分析
在建设的2个EPON配用电网络中，可以实现灵活和实时的通信架构，实现配用电信息的实时传输、资源共享和高度集成，极大的减少了未经授权而非法接入的情况，提升了网络信息传输的安全性和可靠性。由于此项目的实施，提升电压合格率和供电的可靠性，工作的效能较以往有质的提升，为客户提供了优质的服务，产生了较高的社会效益和经济效益。
3.3 EPON技术在电网配电系统中应用的思考
显然，在电网配电系统中建立了EPON通信网络之后，工作的效率和服务的水平都比以往有了很大的提升，企业在创造更好的效益的同时，服务的对象也享受到了高质量的配用电服务，但是此类技术应用中仍然有改进的地方，因而需要从多个方面进行改善，笔者提出以下几点建议：
①加强员工的专业技术培养，在安装、调试、运行维护等方面进行细致的培训，组织员工参加讲座、技术培训等活动，切实提升员工的专业技能，以免在实际的工作中出现误操作或随意操作的行为，减少不必要的失误。
②制定相关的制度规范，由于EPON技术比较新颖，许多操作规范仍在探索当中，因而需要建设规范制度，以便员工有章可循，按照科学的方式操作，减少对设备的破坏。
③建立考核评估机制，对EPON技术在配电网中的应用进行调查评估，需要改善的地方则及时的改进，减少各个环节之间的冲突，提高工作的有序性。
4 结 语
EPON应用于配用电系统中，可以有效的提升配用电工作的效率，提升经济效益和社会效益，但此类技术的应用仍然有待进一步探索，本文观点仅作参考。
参考文献：
[1] 辛培哲，李隽，王玉东，等.智能配、用电网通信技术及组网方案[J].电力建设，2011，（1）.
[2] 孙晓红.EPON技术在小区智能化的应用[J].智能建筑，2009，（9）.
[3] 方显业，赵萌.数字化配电网通信系统建设方案探讨[J].电力系统通信，2009，（9）.
[4] 黄盛.智能配电网通信业务需求分析及技术方案[J].电力系统通信，2010，（6）.