朱挺萱，董立娟

國網(wǎng)甘肅省電力公司超高壓公司，甘肅 蘭州 730070

0 引言

作為光纖通信傳輸?shù)暮诵募夹g(shù)，EPON技術(shù)的應(yīng)用旨在構(gòu)建雙向傳輸模式下的一點(diǎn)到多點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)體系。早在20世紀(jì)后期，EPON數(shù)據(jù)信號傳輸技術(shù)就已經(jīng)誕生。截至目前，在配電網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展進(jìn)程中，網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)通信模式不斷趨于成熟。從配電網(wǎng)的體系組成結(jié)構(gòu)來看，現(xiàn)有的EPON配網(wǎng)結(jié)構(gòu)體系主要包含中間分光設(shè)備、線路側(cè)設(shè)備、用戶側(cè)設(shè)備等。配電網(wǎng)的數(shù)據(jù)信號能夠達(dá)到實(shí)時(shí)的傳播效果，保證配網(wǎng)用戶能享受到更加優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)資源。

1 EPON技術(shù)概述

1.1 EPON技術(shù)的基本含義

EPON（以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)的本質(zhì)是光纖通信的雙向傳輸處理技術(shù)，涉及單纖數(shù)據(jù)在P2MP模式下的雙向互動(dòng)共享。誕生于20世紀(jì)末的EPON技術(shù)目前已經(jīng)獲得了全方位的普及[1]。通常，EPON傳輸結(jié)構(gòu)體系應(yīng)包含POS、OLT及ONU三個(gè)關(guān)鍵組成部分，分別用于中間分光、線路側(cè)及用戶側(cè)的系統(tǒng)設(shè)備。

1.1.1 通信容量

網(wǎng)絡(luò)通信容量在根本上關(guān)系到配電網(wǎng)絡(luò)的實(shí)踐運(yùn)用效果，為了避免網(wǎng)絡(luò)通信局限于配電網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳播的狹窄范圍，配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信容量亟待擴(kuò)展[2]。光纖通信手段的普及有助于拓寬配電網(wǎng)絡(luò)通信容量，提升配電網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)信息傳播效果。

1.1.2 通信介質(zhì)

光纖通信網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)有通信介質(zhì)通常為光導(dǎo)纖維，其中包含純度較高的玻璃材料。與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)信號傳播載體相比，光纖通信介質(zhì)的數(shù)據(jù)傳播速度更快，在同一時(shí)間段內(nèi)可以允許多條路徑的數(shù)據(jù)信號傳遞。光纖通信介質(zhì)具有優(yōu)良的抗干擾特性及穩(wěn)定性，可以充分適應(yīng)前的配電網(wǎng)絡(luò)使用需求。光纖通信介質(zhì)主要依靠光波完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的共享傳遞過程，可以防止重要數(shù)據(jù)信息的泄露。在傳播配電網(wǎng)絡(luò)的信號與數(shù)據(jù)時(shí)，正確運(yùn)用光纖通信介質(zhì)及傳輸渠道有助于保障數(shù)據(jù)傳播的穩(wěn)定性。光導(dǎo)纖維的載體材料具有較好的柔韌性，可以避免數(shù)據(jù)傳播結(jié)構(gòu)的斷裂，從而保證配電信息傳輸處理過程的安全。

1.2 EPON技術(shù)的特征

1.2.1 高效、準(zhǔn)確

相比于原有的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信號傳播共享技術(shù)，EPON技術(shù)最顯著的特征是更高的網(wǎng)絡(luò)資源利用效率及更加準(zhǔn)確、完整的信號傳輸效果[3]。在單纖雙向的全新網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳播技術(shù)平臺(tái)的支撐下，無源分光系統(tǒng)的組成設(shè)備可以直接連接光纖網(wǎng)絡(luò)體系，依靠系統(tǒng)中的主干線路實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的光信號輻射傳輸。光纖芯線的網(wǎng)絡(luò)傳輸結(jié)構(gòu)組成部分得到了明顯的簡化，依靠多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的分光器傳播模式可以適應(yīng)復(fù)雜信號傳輸狀態(tài)，合理配置線路傳輸信號數(shù)據(jù)的系統(tǒng)資源。

1.2.2 穩(wěn)定、靈活

分光器置于無源分光系統(tǒng)中，不必配置網(wǎng)絡(luò)傳輸電源裝置。即便在較惡劣的自然氣候條件下，P2MP的網(wǎng)絡(luò)通信傳輸模式也能具備優(yōu)良的穩(wěn)定性與適應(yīng)性，防止產(chǎn)生系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的損毀。

EPON無源網(wǎng)絡(luò)具有靈活、簡便的技術(shù)優(yōu)勢，可以達(dá)到實(shí)時(shí)的系統(tǒng)擴(kuò)展效果。在新線路及全新的網(wǎng)絡(luò)終端融入現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)靈活程度更高的系統(tǒng)擴(kuò)展，避免新增網(wǎng)絡(luò)設(shè)備給原有通信網(wǎng)絡(luò)帶來顯著干擾。

1.2.3 覆蓋廣、便攜

光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)信號傳播距離更長，可以合理控制配電數(shù)據(jù)信號的損耗風(fēng)險(xiǎn)。配電網(wǎng)絡(luò)在傳播數(shù)據(jù)時(shí)，其衰減消耗系數(shù)直接決定信號覆蓋距離，因此光纖網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)更長的數(shù)據(jù)傳播覆蓋里程。光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)即便經(jīng)過較長距離的傳播，信號數(shù)據(jù)的真實(shí)性也不會(huì)被削減，擴(kuò)大配電網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍必須借助于光纖傳播途徑。光纖通信技術(shù)需要在傳播數(shù)據(jù)信號的全過程借助光纖介質(zhì)，以光作為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息的傳遞載體。光導(dǎo)纖維構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)通信傳輸中的關(guān)鍵載體，可以實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)數(shù)據(jù)信號的更大范圍的傳播共享。

光纖傳播介質(zhì)具有便攜性的優(yōu)勢，可以為安裝施工提供方便。近些年，光纖通信技術(shù)正在全面滲透各個(gè)生產(chǎn)生活領(lǐng)域，并且達(dá)到了預(yù)期的實(shí)施效果。

2 配電網(wǎng)自動(dòng)化中的通信技術(shù)

2.1 以太網(wǎng)交換機(jī)通信技術(shù)

光纖以太網(wǎng)應(yīng)建立在組網(wǎng)協(xié)議的前提下，組網(wǎng)協(xié)議通常為EAPS的系統(tǒng)組網(wǎng)協(xié)議。以太網(wǎng)交換機(jī)本身具有工業(yè)級的組網(wǎng)使用性能，需要確保將交換機(jī)的系統(tǒng)終端組成設(shè)備均勻布置在網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測點(diǎn)的所在位置[4]。通過實(shí)施科學(xué)規(guī)劃，能夠確保以太網(wǎng)的交換機(jī)通信結(jié)構(gòu)體系可以最大化地實(shí)現(xiàn)預(yù)期使用功效。從現(xiàn)狀來看，工業(yè)以太網(wǎng)已經(jīng)能夠表現(xiàn)優(yōu)良的環(huán)網(wǎng)保護(hù)性能，組網(wǎng)模式趨向于IP化。同時(shí)，包含較高帶寬的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)體系可以滿足網(wǎng)絡(luò)容量擴(kuò)展需求，充分適應(yīng)一點(diǎn)到多點(diǎn)的全新數(shù)據(jù)信息傳輸處理需求。

配電網(wǎng)絡(luò)的原有傳播媒介需要得到必要的創(chuàng)新，以切實(shí)提升配網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行的安全水平[5]。光纖網(wǎng)絡(luò)傳播介質(zhì)的采購成本較低，適用于配電網(wǎng)數(shù)據(jù)信號傳播領(lǐng)域。技術(shù)人員應(yīng)調(diào)整同軸電纜的數(shù)據(jù)傳播方式，確?？梢詫?shí)時(shí)監(jiān)測配電網(wǎng)數(shù)據(jù)的完整程度。在創(chuàng)新傳播載體的工作中，還要健全配電網(wǎng)絡(luò)傳播的基礎(chǔ)設(shè)施，定期維護(hù)配電網(wǎng)絡(luò)傳播的基礎(chǔ)設(shè)備系統(tǒng)。配電信息傳播應(yīng)滿足實(shí)時(shí)性標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)需要運(yùn)用專門的技術(shù)方法來保障數(shù)據(jù)信號的傳播過程的安全性[6]。為了確保配電網(wǎng)信息數(shù)據(jù)的安全傳播，現(xiàn)階段，應(yīng)在構(gòu)建光纖傳播媒介的同時(shí)，全面擴(kuò)展寬帶入網(wǎng)的覆蓋領(lǐng)域，深入推進(jìn)雙向化的數(shù)據(jù)傳播模式改造工作。光纖傳播載體經(jīng)過技術(shù)優(yōu)化與創(chuàng)新后，應(yīng)具備更好的抗介質(zhì)干擾性，以保證數(shù)據(jù)信息的可靠性；應(yīng)嚴(yán)格控制光纖傳播媒介的數(shù)據(jù)資源損耗程度，運(yùn)用實(shí)時(shí)性的技術(shù)手段提升配電網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳播效率[7]。

2.2 電力線載波通信技術(shù)

電力線載波通信技術(shù)的應(yīng)用主要依賴電力系統(tǒng)，體現(xiàn)在擴(kuò)頻信號及載波信號的調(diào)制轉(zhuǎn)化過程[8]。電力線路傳輸?shù)脑紨?shù)據(jù)信號經(jīng)過實(shí)時(shí)性的轉(zhuǎn)化處理以后，能夠轉(zhuǎn)變成電力載波的通信數(shù)據(jù)。直流或交流的耦合器能夠全面連接電力系統(tǒng)線路，客觀上達(dá)到了降低使用成本以及方便網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的效果。然而，電力線載波通信技術(shù)容易產(chǎn)生信號衰減及間歇性的系統(tǒng)傳輸噪聲，線路阻抗具有較顯著的波動(dòng)特征。目前，電力線載波通信技術(shù)可以用在可靠性與實(shí)時(shí)性傳輸需求較低的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中。

光纖網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可以直接連接濾波器裝置，達(dá)到實(shí)時(shí)檢測與過濾外界干擾波形數(shù)據(jù)的目的。配電系統(tǒng)的管理技術(shù)人員可以將屏蔽網(wǎng)布置在適當(dāng)?shù)呐潆娦盘柧W(wǎng)絡(luò)區(qū)域，以便全面消除信號傳送與轉(zhuǎn)換過程的干擾；技術(shù)人員應(yīng)將濾波器安裝在衛(wèi)星自動(dòng)接收裝置，屏蔽網(wǎng)絡(luò)可以全面濾除各類外界干擾信號。在全面濾除常見干擾信號的過程中，應(yīng)用光纖移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)時(shí)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)屏蔽參數(shù)，合理設(shè)置和選取網(wǎng)絡(luò)屏蔽參數(shù)對象，配電信號具有穩(wěn)定性，能夠依賴濾波器進(jìn)行普遍傳輸。

2.3 GPRS無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)

無線通信技術(shù)中的GPRS無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)避免了電纜線路的大規(guī)模接入，體現(xiàn)了靈活性更強(qiáng)的組網(wǎng)運(yùn)行特征，如圖1所示。目前，應(yīng)用電力無線專網(wǎng)，可以幫助全方位推廣無線通信技術(shù)。然而，GPRS無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)普遍表現(xiàn)為較低的網(wǎng)絡(luò)帶寬，無法全面滿足大規(guī)模配電網(wǎng)接入終端的需求。并且，GPRS無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性與傳輸實(shí)時(shí)性較差，無法保證傳輸?shù)倪b控信號的精確度。

圖1 GPRS無線網(wǎng)絡(luò)通信示意圖

對于配電網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)而言，能否達(dá)到最佳的通信傳輸可靠程度，取決于自動(dòng)化配網(wǎng)通信方案的數(shù)據(jù)指標(biāo)。在配網(wǎng)有效性的評估判斷中，技術(shù)人員可以根據(jù)平均的配網(wǎng)故障修復(fù)概率及修復(fù)時(shí)長進(jìn)行評估。配網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)中的各個(gè)子站（OLT）能夠直接連接于不同的配網(wǎng)分段單元模塊，確保配網(wǎng)運(yùn)行中的突發(fā)系統(tǒng)故障能得到及時(shí)、妥善的處理，縮短了配網(wǎng)自動(dòng)化故障的處理檢修時(shí)間。在基于EPON的自動(dòng)化配網(wǎng)運(yùn)行控制模式下，各個(gè)POS網(wǎng)絡(luò)終端都能直接連接PON口的適當(dāng)節(jié)點(diǎn)部位，確保將分光器布置在系統(tǒng)開關(guān)的所在位置?，F(xiàn)有的配電網(wǎng)光纖結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)20 km以上的通信半徑覆蓋，確保5 km左右的供電用戶能獲得穩(wěn)定的電源電能供給。

3 基于EPON技術(shù)的配電網(wǎng)自動(dòng)化優(yōu)化措施

3.1 組網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

當(dāng)前，配電網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展趨向集中體現(xiàn)為載波通信技術(shù)與光纖通信技術(shù)的融合，并且配備了與之適應(yīng)的無線傳輸處理模式。在全面優(yōu)化系統(tǒng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)確保配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)的電纜線路連接走向正確，確保光纜基礎(chǔ)設(shè)施的總體結(jié)構(gòu)走向符合基本技術(shù)要求。例如，“手拉手”的雙電源全鏈路保護(hù)組網(wǎng)模式主要采用級聯(lián)延伸的配網(wǎng)運(yùn)行方式，可以確保達(dá)到鏈路冗余保護(hù)的良好實(shí)施效果。

配電網(wǎng)在接入不同業(yè)務(wù)流量時(shí)，配電網(wǎng)的各種組網(wǎng)方式將會(huì)表現(xiàn)出差異性的延時(shí)現(xiàn)象。配電網(wǎng)的平均傳輸延時(shí)主要取決于電流的負(fù)荷，在電流負(fù)荷較大時(shí)，配電網(wǎng)的平均傳輸延時(shí)會(huì)呈現(xiàn)明顯增加的變化特征。例如，采用以太網(wǎng)環(huán)的配網(wǎng)組織結(jié)構(gòu)模式比較容易丟失字節(jié)，要對其進(jìn)行優(yōu)化整改。將配電網(wǎng)的系統(tǒng)通信方案建立在EPON技術(shù)的基礎(chǔ)上，配電網(wǎng)的帶寬較大，能夠縮小平均網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)。

3.2 通信介質(zhì)優(yōu)化

配網(wǎng)自動(dòng)化的通信介質(zhì)主要集中于光纖傳輸介質(zhì)，需要確保光纖傳輸介質(zhì)具備更加優(yōu)良的使用效能。對于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)內(nèi)的電纜線路，各條電纜線路需要完整覆蓋現(xiàn)有的配電網(wǎng)通信體系。在此基礎(chǔ)上，配電線路組成了光纖網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)，需要表現(xiàn)為良好的通信介質(zhì)安全性。對于省級的調(diào)度通信網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)階段的調(diào)度通信網(wǎng)多數(shù)由優(yōu)質(zhì)的光纖設(shè)備組成，符合組網(wǎng)通信的介質(zhì)傳輸要求。例如，配電網(wǎng)的DTU通信終端接口的主要配置為RS485或RS232，可以達(dá)到2 Mbps的最大傳輸速率，最低的信號傳輸速率不會(huì)小于300 bps。

3.3 網(wǎng)絡(luò)安全性能優(yōu)化

配電網(wǎng)自動(dòng)化的網(wǎng)絡(luò)安全性能主要體現(xiàn)在配網(wǎng)本身具備的業(yè)務(wù)保護(hù)功能。應(yīng)用EPON技術(shù)可以讓網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具備更好的抵抗失效特征。配網(wǎng)通信體系是否表現(xiàn)為優(yōu)良的安全使用效能，取決于并聯(lián)組網(wǎng)的技術(shù)實(shí)施方式。如果光信號傳輸設(shè)計(jì)為多點(diǎn)發(fā)送模式，即便某個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳輸終端突然表現(xiàn)為系統(tǒng)死機(jī)或者接口故障等，其他與之連接的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸鏈路仍然可以保持良好的運(yùn)行效能?！?+1”模式的系統(tǒng)保護(hù)支路及主干光纖共同組合成了完整的配網(wǎng)結(jié)構(gòu)體系，可以減少系統(tǒng)運(yùn)行中的失效安全風(fēng)險(xiǎn)。EPON系統(tǒng)的最大上下行信號傳輸速率為1.25 Gbps，而無源分光器的價(jià)格是光模塊的價(jià)格的1/5左右。

4 結(jié)束語

綜上所述，配電網(wǎng)自動(dòng)化完善路徑包含自動(dòng)化組網(wǎng)結(jié)構(gòu)的完善、網(wǎng)絡(luò)通信介質(zhì)的創(chuàng)新、網(wǎng)絡(luò)安全使用性能的優(yōu)化等。EPON技術(shù)在客觀上允許實(shí)時(shí)性的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享傳輸，可以提升配電網(wǎng)自動(dòng)化的建設(shè)水平。技術(shù)人員需要著眼于EPON技術(shù)，進(jìn)行合理的推廣和應(yīng)用，構(gòu)建多元化、全方位的配網(wǎng)自動(dòng)化體系結(jié)構(gòu)，節(jié)約配網(wǎng)自動(dòng)化的運(yùn)行成本。