配用电通信网中无源光网技术的有效应用
摘要：智能电网是电力行业发展的必然趋势，在越来越多的电网建设中开始被实行，电网的自动化、互动化得到加强，对配用电通信网水平也提出了更高要求。无源光网技术是一种新型的传输技术，在稳定性、可靠性和抗干扰能力方面都有所加强，符合智能电网的通信需求。文章就在分析无源光网技术的基础上，对其在配用电通信网中的应用进行探究，以为配用电通信网建设提供参考。
关键词：配用电通信网；无源光网技术；应用
中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：1673-1131（2015）10-0203-02.
电力行业是社会经济的重要支柱产业，以传统物理电网为基础，结合各种先进技术之后，发展形成的就是智能电网，电网的自动化水平、工作效率都得到大幅度的提升。在智能电网当中，通信网是一个十分重要的组成部分，对其的研究有着十分重要的现实意义。
1 配用电通信网概述
配用电通信网是现代智能电网的重要组成部分，对于智能电网的运行效率起着决定性作用，是电力系统生产指挥、调度实现的基础，也是智能电网互动化、自动化信息传输实现的依据。
配用电通信网有上行和下行数据两种，其任务主要是完成配网终端（用户）与配网主站（调度端）之间的信息传输，配电网通信层的架构是多点到一点的网络结构，其覆盖范围广、网络节点多、工作环境复杂，网络通信的水平高低关系到信息传输的效率，影响着配电网自动化运行水平。
在当前配网通信中，常见的通信方式有串口通信、无线通信、光纤通信三种，其中，串口通信的带宽相对较小，其数据传输能力有限，无法满足智能化电网发展要求；无线通信可以降低配电网建设的经济成本，但带宽小、使用成本高的缺点，也限制了其在智能电网中的应用；光纤通信具有带宽大、衰竭小、有较强抗干扰能力等优势，在智能电网通信中应用越来越广泛[1]。
光纤通信网络又可分为无源光网和有源光网两种，相较于有源光网，无源光路在设备和建设成本、带宽和安全性方面都有着相对优势，逐渐成为配用电通信网的主要通信方式。
2 无源光网技术概述
2.1 无源光网技术（PON）概念与原理
无源光网技术（PON）开始于上世纪 90 年代，属于光纤通信技术，是从点向多点的通信，有 APON、EPON 和 GPON 三种，其中，APON 即 ATM PON，是从窄带到宽带的服务；EPON即以太网无源光网络，其在物理层、链路层分别使用 PON 技术和以太网协议，融合以太网和PON技术的优势；GPON技术是以ITU-TG.984.x标准为基础，带宽较高，能够实现全业务接入，但其成本、技术的复杂程度限制了其应用水平。
无源光网系统主要包括光线路终端（OLT）、光网络单元（ONU）、光分配器（ODN）,其中，OLT 负责为 PON 提供光纤接口和分配用户带宽及管理网络；ONU负责为用户提供接口，实现上、下行的转换，将业务接入到网络中；ODU 包括光纤和分路器，负责下行数据的分发和上行数据的集中。
在实际应用当中，无源光网的信号传播在上行和下行中采取了不同的方式，上行和下行信号分别是 TDMA 和 TDM广播方式。其中，下行 TDM 广播中，先由 OLT 广播下行的全部信号，再由 ODU 将信号分配到各个 ONU，每个 ONU 会接受到全面广播信号，但只会从中选择自己所需的。
上行 TDMA 广播中，每个 ONU 隔一定时间后会发出光信号，然后所有的光信号经ODN集中后使用TDM复用合成，形成汇聚所有 ONU 于一体的突发光信号，然后传递给 OLT，OLT 在接收到信号后再按照协议要求进行处理[2]。
2.2 无源光网技术的主要特点
无源光网系统拓扑结构有多种，比如星型、树型和总线型等，在光分支点上，不需要设置节点设备，只需安装光分路器即可，有着较好的网络安全保护机制，主要体现在以下两方面，一是对单节点的保护，单节点之间不存在相互联系，在网络中某一节点设备出现故障时，其他节点依然可以正常工作，对多个节点失效问题也有较强的抵抗能力。二是对整个网络的保护，PON网络采取的是双光平面保护机制，通过对电路和通道的 1+1 保护，实现光平面的自动切换，保障 PON 网络的安全。
无源光网采取的是多点结构，数据传输为无源光纤方式，其技术已经相对较为成熟，在传输速度、运行稳定方面都有所 保障。同时，无源光源网络与电网的连接无需有源设备，设备价格更加低廉，其维护成本相对较低，对于智能电网终端接入十分方便。
3 无源光网技术在配用电通信网中的应用
以某使用无源光网技术的一小型配电网为例，其通信网可以分为主站层、变电所层和馈线层三部分，其中，主站层采取的是总线型双以太网，不仅安装较为简单，也更加可靠，后期容易扩充；而变电所层和馈线层就是无源光网络通信。
3.1 主站层的通信网络
主站层的通信网络包括两个子系统，即实时监控系统与离线管理系统，其特点为集成度高、安全性好，主站层的通信网络可以将主站层相关的各种数据全部结合起来，比如电网运行的实时与历史数据、电力监控的图形数据、电网设备运行状态的参数数据以及电力用户的数据等，在这些数据结合的基础上，确保了主站层对电网全方面信息的及时了解与处理，提高电网的运行效率。在本小型配电网主站端的通信网络的实际应用测试当中，分段开关的拉合分别遥控试验三次，三次均成功拉合，成功率为 100%，信息相应时间仅有 0.8s[3]。
3.2 变电所层的通信网络
变电所层通信网络的核心部分是检测单元 TTU，主要是对配变终端的检测，能够对配电变压器进行自动监控，得到配变电器运行过程中的实时电流、电压和功率等各种信息，以这些信息为基础，就可以计算出配变电气的最佳经济运行状态。
同时，在变电所层中，配电网的自动化数据经光线路终端RS232 后，连接到终端服务器之中，然后再通过终端服务器接入到局域网中，最后经由主站的采集服务器后，与广域数据网络中进行数据交换，完成相关的调度。
3.3 馈线层的通信网络
馈线层通信网络采取的是链型网络，起点是变电所，设置光线路终端，然后通过多个分路器将光线分到众多不同的光网络单元中，分路器分别装置在各个网络单元的FTU机箱中，最后经 RS232 实现 FTU 和网络单元之间的数据交换。
上述馈线层的通信结构和方式在多点光网络单元失效后，依然可以正常工作，保证电网数据传输的及时、有效，如此一来，任意位置或者数量的网络单元失效不会对其它网络单元通信产生干扰。
在这种通信方式下，馈线层能够完成故障操作、线路监控和网络重构，对整个电网系统状态进行全面监测，在故障发生时及时将其隔离，对电网负荷进行有效转移，实现电力设备的远程控制与就地自主控制，实现高效的自动化控制。
4 结语
综上所述，随着我国电力行业的不断进步，智能电网的建设会持续推进，提高配用电网的通信网水平势在必行。无源光网技术在抗干扰能力、传输能力、抗衰减能力、可靠性等方面都较为突出，完全满足智能电网通信的需求，且设备简单、成本较低，因此，在配电网通信网中应用无源光网技术，是符合电力发展趋势的。
参考文献：
[1] 于晓东,于昉.无源光网络技术在配用电通信网中的应用[J].电力系统通信,2010(5):28-31.
[2] 郝晓伟,郭丽.以太网无源光网络技术在智能配用电通信网中的应用[J].山西电力,2014(4):50-52.
[3] 左宇航,汪一波.配网自动化中无源光网络技术的运用[J].中国电业(技术版),2013(4):34-36.
