EPON技術(shù)在配網(wǎng)自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、    epon技術(shù)在配網(wǎng)自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用    張莉娜摘 要：配電網(wǎng)業(yè)務(wù)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。關(guān)鍵詞：epon；配網(wǎng)自動化系統(tǒng) ；可行性0前言配網(wǎng)自動化系統(tǒng)（das，distribution automationsystem）是基于計算機(jī)技術(shù)的一種將電網(wǎng)與設(shè)備等進(jìn)行連接的信息自動化系統(tǒng)，它可以對電網(wǎng)運(yùn)行進(jìn)行實時的監(jiān)控，實現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)的自動化與系

2、統(tǒng)化、信息化。目前，智能電網(wǎng)已經(jīng)進(jìn)入國家戰(zhàn)略發(fā)展目標(biāo)，而配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的建設(shè)對于智能電網(wǎng)有著非常重要的作用，作為配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的重要部分即配網(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。1 epon 在配網(wǎng)自動化系統(tǒng)中的可行性（一）epon 結(jié)構(gòu)epon是一種采用點到多點結(jié)構(gòu)的單纖雙向光接入網(wǎng)，其典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括樹型、星型、總線型和環(huán)型，它由網(wǎng)絡(luò)側(cè)的光線路終端（olt，optical lineterminal）、無源光分路器（pos，passive op

3、ticalsplitter）和用戶側(cè)的光網(wǎng)絡(luò)單元（onu，opticalnetwork unit）組成，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示：圖 1 epon 的典型結(jié)構(gòu)（二）可行性分析（1）epon具有一的經(jīng)濟(jì)性，它自身由于耗費成本比較少，因此得到了廣大用戶的青睞。同時epon還便于進(jìn)行維護(hù)。原因是epon采用的是無源器件來設(shè)置光分路器，因此這樣就減少了鋪設(shè)的難度，從而方便進(jìn)行維護(hù)，也可以節(jié)省很多運(yùn)行和維護(hù)中的成本。此外，epon初期的投入由于模塊化程度高，也是比較低的，因此epon具有經(jīng)濟(jì)實用性的一個主要特點。（2）epon具有安全和可靠性。epon系統(tǒng)中的各onu具有并聯(lián)的關(guān)系，因此它與onu之間進(jìn)行聯(lián)系

4、的電網(wǎng)配電設(shè)備也是并聯(lián)的關(guān)系。也就是說如果其中一個設(shè)備出現(xiàn)了故障和損壞，對整個系統(tǒng)的影響不大。這使epon具有一定的安全性和可靠性。（3）epon帶寬容量大。目前epon可以提供上下行對稱的1.25gbit/s的帶寬，并且如果技術(shù)允許的話，比如說使用太極網(wǎng)技術(shù)就可以升級到10gbit/s，這種帶寬完全可以滿足配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)正常運(yùn)行的需要。此外epon的帶寬在功能分配上也比較靈活，從而可以有效地保證服務(wù)質(zhì)量。（4）epon服務(wù)范圍廣，并且具備比較完善的網(wǎng)絡(luò)管理功能。epon是一種從一點到多點的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行結(jié)構(gòu)，它的作用原來是利用局端單個光模塊及光纖資源來覆蓋數(shù)量龐大且較為分散的終端用戶。此外epon具

5、有比較完善的網(wǎng)絡(luò)管理功能，在配置管理、性能管理、故障管理、安全管理、告警管理上其都可以發(fā)揮有效的作用。2基于 epon 的配網(wǎng)通信組網(wǎng)方案（一）組網(wǎng)方案通信網(wǎng)絡(luò)可以為配電網(wǎng)終端和主站系統(tǒng)之間提供一個通道，將olt放到配電自動化系統(tǒng)中就可以利用olt的聯(lián)系功能，把配電主站或者其他子系統(tǒng)聯(lián)系起來，從而形成一個具有通信功能的主干網(wǎng)絡(luò)。而由ftu，ttu、rtu組成的網(wǎng)絡(luò)則構(gòu)成了分支通信網(wǎng)。配網(wǎng)通信系統(tǒng)由配電主站系統(tǒng)、配電子站或變電站自動化系統(tǒng)、現(xiàn)場終端及通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，具體參考圖2：圖 2 配網(wǎng)自動化通信系統(tǒng)主干通信網(wǎng)采用環(huán)網(wǎng)保護(hù)協(xié)議并采用rrpp進(jìn)行毫秒級的業(yè)務(wù)運(yùn)行和倒換，這樣不但提高了主干網(wǎng)絡(luò)的安

6、全性，而且降低了由于單個點出現(xiàn)故障而降低主干網(wǎng)運(yùn)行效率的可能。因此rrpp作為一個具有多節(jié)點的環(huán)網(wǎng)，這樣通過一個節(jié)點作為主干節(jié)點，就可以通過在進(jìn)行配電選擇中將olt作為主節(jié)點，選擇各配電子站的olt作為傳輸節(jié)點。樹狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用的主要結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)自動化到檢測終端的有效連接，同時由于是并聯(lián)結(jié)構(gòu)，一旦有終端設(shè)備產(chǎn)生故障和損壞，也不會影響到系統(tǒng)整體達(dá)的運(yùn)行質(zhì)量。因此由于網(wǎng)絡(luò)整體發(fā)生的故障率比較低，又便于維護(hù)，樹狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中得到了廣泛使用。監(jiān)控終端（ftu，ttu等）利用網(wǎng)線就近接入變電站的onu，提高了全網(wǎng)的通信效率。當(dāng)電力配網(wǎng)自動化增加子站時，無需增加硬件設(shè)備

7、，且在不間斷現(xiàn)有應(yīng)用的情況下就可直接進(jìn)行擴(kuò)展，只需將相應(yīng)的分光器接入上一級分光器即可完成。epon配網(wǎng)通信系統(tǒng)包括：配電網(wǎng)主站系統(tǒng)、前置機(jī)、網(wǎng)管監(jiān)控系統(tǒng)、配網(wǎng)終端監(jiān)控設(shè)備以及epon系統(tǒng)等五個部分。具體功能分工是，主站系統(tǒng)主要是完成人與機(jī)的交流和溝通的工作，實現(xiàn)人與機(jī)之間的無縫隙連接，從而提高整個系統(tǒng)的運(yùn)行效率。前置機(jī)則主要負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)電路的建設(shè)和數(shù)據(jù)的傳輸，通過數(shù)據(jù)傳輸，可以對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性提供更多的參考指標(biāo)。網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控主要是對整個配電系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)督和控制，并及時作出反饋。而epon配網(wǎng)的監(jiān)控設(shè)備則主要負(fù)責(zé)數(shù)字量與模擬量的采集工作。在epon系統(tǒng)運(yùn)行中，olt發(fā)揮著重要作用，作為一個多功

8、能的業(yè)務(wù)平臺，它不但支持光纖接口、以太網(wǎng)業(yè)務(wù)、rs-232/485接口、e1接口，以及wdm傳輸?shù)取６疫€可以針對用戶對qos的不同要求來進(jìn)行帶寬分配。而pos是一個不需要電源設(shè)備的分路器，比較便于維護(hù)。onu可以將終端采集到的數(shù)據(jù)向上發(fā)送給控制中心，也可向下發(fā)給監(jiān)控設(shè)備。（二）dba 算法分析dba算法根據(jù)onu實時上報的帶寬請求統(tǒng)籌安排，動態(tài)分配各個onu的帶寬，充分利用帶寬資源，承載突發(fā)性很強(qiáng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，提高公共信道的利用率，減少傳輸中的時延，提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量，并保證業(yè)務(wù)qos性能。（1）onu內(nèi)部的調(diào)度分配。每個onu中的業(yè)務(wù)被劃分為3個優(yōu)先級（h，m，l）。h優(yōu)先級對時延和抖動都有嚴(yán)

9、格的要求；m優(yōu)先級業(yè)務(wù)對于時延和抖動沒有嚴(yán)格的要求，但是對帶款具有一定的要求，必須保證能夠送到接收端。要求帶寬有保證，保證數(shù)據(jù)最終被發(fā)送到接收端，該級業(yè)務(wù)對丟包比較敏感；l優(yōu)先級的業(yè)務(wù)對時延、抖動和帶寬都沒有嚴(yán)格的要求，只要盡網(wǎng)絡(luò)的最大能力去傳送數(shù)據(jù)。dba算法根據(jù)這些優(yōu)先級來分配帶寬，onu向olt報告分別屬于3種優(yōu)先級的隊列的長度，olt根據(jù)這些信息給每個onu中的每個優(yōu)先級的隊列分配帶寬。onu內(nèi)部調(diào)度分配結(jié)構(gòu)如圖3所示：圖3 onu 內(nèi)部調(diào)度分配結(jié)構(gòu)（2）onu之間的調(diào)度分配。onu之間的調(diào)度分配是將每個onu看作一個總的隊列而不考慮其內(nèi)部的隊列信息，把各onu分為重負(fù)載和輕負(fù)載2類，把輕負(fù)載未充分利用的帶寬在重負(fù)載的onu中進(jìn)行再分配。onu通過report幀向olt提出申請，報告隊列長度和服務(wù)