張 宇，鐘國新

（杭州開鼎科技有限公司 杭州 310012）

1 引言

“智能電網(wǎng)”已經(jīng)進入國家戰(zhàn)略發(fā)展目標(biāo)，而配電網(wǎng)的建設(shè)對于智能電網(wǎng)有著非常重要的作用，作為配電網(wǎng)的核心即配網(wǎng)通信技術(shù)，在我國出現(xiàn)了眾多的技術(shù)實現(xiàn)方式，由于配電網(wǎng)通信有著多方面的需求以及區(qū)域特性的不一致，使得一種技術(shù)并不能滿足所有的需求。EPON技術(shù)的出現(xiàn)，將會在配網(wǎng)通信中發(fā)揮越來越重要的作用。

2 EPON系統(tǒng)介紹

2.1 EPON技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)

EPON（ethernet passive optical network）是基于千兆以太網(wǎng)技術(shù)的PON網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。EPON網(wǎng)絡(luò)主要由局端OLT（optical line terminal）設(shè)備通過 ODN(optical distribution network)與遠端的多個ONU(optical network unit)設(shè)備相互連接，構(gòu)成一個EPON網(wǎng)絡(luò)。

EPON技術(shù)和傳統(tǒng)有源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比最大的特點是：以低成本、高可靠性的無源光分路器（ODN）替代了光交換、光交叉會聚設(shè)備及相關(guān)遠端機房，大大節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本和維護成本。EPON的國際標(biāo)準(zhǔn)為IEEE 802.3ah，是由IEEE于2001年著手開始制定的，2004年正式定稿發(fā)布。

EPON的國內(nèi)通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)于2004年開始制定，并于2006年發(fā)布了 《YD/T1475-2006接入網(wǎng)技術(shù)要求——基于以太網(wǎng)方式的無源光網(wǎng)絡(luò)(EPON)》。另外，工業(yè)和信息化部委托中國電信牽頭，于2005年開始制定EPON的互通性標(biāo)準(zhǔn)，在EPON的ONU注冊、DBA參數(shù)協(xié)商、加密、OAM管理等方面做了很多改進，在國際上首次實現(xiàn)了不同設(shè)備廠商間的EPON技術(shù)互通，相關(guān)技術(shù)要求發(fā)布在《YD/T1771-2008接入網(wǎng)技術(shù)要求—EPON系統(tǒng)互通性》中。隨著EPON技術(shù)的規(guī)模應(yīng)用以及其在電力通信的潛在應(yīng)用前景，國家電網(wǎng)也于2009年制定電力EPON的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 EPON技術(shù)特點

EPON技術(shù)主要有以下特點：

· 全光纖接入，網(wǎng)絡(luò)帶寬高、環(huán)境抗干擾能力強、可靠性高、容易維護；

· 多業(yè)務(wù)支持能力，EPON網(wǎng)絡(luò)提供豐富的QoS支持能力，確保不同業(yè)務(wù)在EPON內(nèi)的隔離，滿足各種帶寬、時延、抖動要求；

·組網(wǎng)拓?fù)潇`活，EPON網(wǎng)絡(luò)通過無源光分路器級聯(lián)可以適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的靈活擴容，并支持多種光纖保護方式，節(jié)省建設(shè)成本和維護成本；

·成熟可靠，EPON基于成熟的以太網(wǎng)技術(shù)，能夠很方便地接入所有以太網(wǎng)業(yè)務(wù)，同時便于維護人員掌握和理解。

3 EPON在配電網(wǎng)通信中的模型

目前，配電一次線路的接線方式主要有單電源輻射狀方式和手拉手環(huán)網(wǎng)接線方式。前者的信息點分布較為分散且分支較多，后者的信息點分布在主干線路和分支線路，并且主干為手拉手方式。相比其他通信技術(shù)，EPON的技術(shù)特點更適合配電一次線路并能滿足未來智能配電業(yè)務(wù)，從而成為智能配電主要的通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之一。以下給出EPON在配電網(wǎng)通信中的通信模型。

3.1 單電源輻射狀接線方式

單電源輻射狀接線方式接線清晰、運維簡單、節(jié)省投資，通常情況下的單電源輻射網(wǎng)的主干線路通過分段開關(guān)分為3～4段，供電半徑為3～5 km，根據(jù)信息點分布的不同情況，EPON網(wǎng)絡(luò)可以采用不同的通信模式對不同區(qū)域的信息點進行覆蓋，主要有集中分光模型和串聯(lián)多級分光模式。

（1）集中分光模型

該種配網(wǎng)通信模型的設(shè)備放置位置如圖1所示。OLT部署在變電站，分光器放置在附近的電線桿上或某個配變設(shè)備箱內(nèi)，ONU放置在采集設(shè)備箱或用電采集中器設(shè)備箱內(nèi)。該模型主干光路一致性較好，光路設(shè)計簡單。

（2）串聯(lián)多級分光模式

該種配網(wǎng)通信模型的設(shè)備放置位置如圖2所示。OLT放置在變電所，分光器和ONU設(shè)備可布放在同一設(shè)備箱內(nèi)，該模式適合于信息點分散分布在一次線路兩側(cè)。

3.2 手拉手環(huán)網(wǎng)接線方式

手拉手環(huán)網(wǎng)接線方式較為清晰地劃分為主干線路和分支線路，主干線路采用開閉所/環(huán)網(wǎng)柜互聯(lián)，形成環(huán)線接線方式。該種模式具有接線簡單、環(huán)供可靠等優(yōu)點，適合供電可靠性要求高、負(fù)荷密度低、用電增長較快的城市配電網(wǎng)，已經(jīng)成為配電線路建設(shè)的主要模式之一。在這種模式下，針對EPON系統(tǒng)可以采用手拉手全光路保護模式構(gòu)建系統(tǒng)模型，如圖3所示。

該種模式的OLT設(shè)備放置在手拉手線路兩端變電站內(nèi)，利用主干光纜中的兩個光纖，通過多級分光來接入線路附近的信息點/配變。適合于信息點稀疏分布在線路上，適合于配電自動化系統(tǒng)的部署。

4 EPON芯片電力應(yīng)用缺陷分析

EPON系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，但是目前EPON系統(tǒng)所采用的芯片方案主要適用于電信運營網(wǎng)，在應(yīng)用到電力系統(tǒng)時，還存在一些缺陷。

（1）數(shù)據(jù)安全性

目前，EPON系統(tǒng)主要是使用AES和三重擾動這兩種數(shù)據(jù)傳輸加密模式，雖然可以部分確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩煽?，但電力系統(tǒng)有自身特殊的需求，因此需要根據(jù)電力特殊應(yīng)用考慮電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全性。

（2）數(shù)據(jù)采集模式

目前，應(yīng)用于EPON系統(tǒng)的芯片主要是考慮了FTTB或者是FTTH的接入，而電力系統(tǒng)的設(shè)備數(shù)據(jù)采集，一般使用了RS-485接口形式，因此，如果從電力應(yīng)用考慮可以對設(shè)備進行瘦身處理，降低成本。

（3）系統(tǒng)功耗

目前EPON系統(tǒng)整機功耗較大，可以結(jié)合本文中介紹(數(shù)據(jù)采集模式)的方式，在降低成本的基礎(chǔ)上，同時達到降低功耗，即符合電力設(shè)備的特殊要求，同時又達到節(jié)能減排的目的。

杭州開鼎科技有限公司掌握了EPON系統(tǒng)芯片的開發(fā)能力，開發(fā)了國內(nèi)具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的EPON芯片，能夠與市場上的所有EPON系統(tǒng)進行互聯(lián)互通。杭州開鼎科技有限公司致力于滿足國內(nèi)電力行業(yè)的需求，為推動EPON在配網(wǎng)通信中的應(yīng)用，提高配網(wǎng)通信的可靠性，提高供電企業(yè)的經(jīng)濟效益，能夠從芯片初級出發(fā)，可以根據(jù)電力特殊要求幫助解決上述存在的缺陷，開發(fā)出適合于電力系統(tǒng)特殊需求的EPON芯片，滿足配網(wǎng)通信的需求。

5 結(jié)束語

配電網(wǎng)通信需求的多樣性決定了配電網(wǎng)通信技術(shù)的多樣性，本文重點在于討論EPON技術(shù)的應(yīng)用，但并不意味著EPON技術(shù)可以完全替代當(dāng)前的其他技術(shù)。EPON在電力行業(yè)的應(yīng)用正處于探索階段，在此過程中，需要各方群策群力，為使用好EPON而提出更多更好的意見。

1 陳雪等.基于以太網(wǎng)的無源光網(wǎng)絡(luò).北京：北京郵電大學(xué)出版社，2007

2 國家電網(wǎng)公司配電網(wǎng)技術(shù)指導(dǎo)手冊.北京：中國電力出版社，2009

3 國家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)——智能電能表技術(shù)規(guī)范.北京：中國電力出版社，2009