周智伟

【摘 要】随着我国电力行业的高速发展，电网规模日益扩大，这给电网智能管理和电力配网自动化水平提出了更高的要求。大容量光纤通信网络就成为配网自动化中信息通信网络的发展趋势。本文在阐述无源光网络技术的工作原理基础上，介绍了该技术在配网自动化中的具体应用，可供参考。

【关键词】无源光网络技术；工作原理；配网自动化；应用

随着我国电力行业发展与社会的进步，配网自动化是电力行业发展的方向，将配网监测、控制、保护、计量及管理融为一体实现自动化运行，可以提高配电质量，有效地降低电力行业运行成本。而配网自动化的完善需要一种灵活性强、带宽高、保护机制好、管理智能化以及性价比高的通信系统来实现配网自动化。无源光网络技术正好符合这些要求。它具有衰减小、可靠性高、稳定性好及抗干扰等优点，将其应用于配网自动化中更好地保证了配电网通信要求。本文从无源光网络技术的工作原理入手，分析无源光网络技术在配网自动化中应用。

1.无源光网络系统的工作原理

无源光网络系统主要由两个部分构成，一个是光线路终端OLT（Optical Line Terminal），另一个则是光网络单元（Optical Network Unit，ONU），二者之间主要是光分配器（Optical Distribution Network，ODN），是由光纤和无源分光器共同构成的。无源光网络系统的主要工作原理如图1所示。

图1无源光网络技术工作原理框图

光分配器的主要任务是对下行数据进行分发并完成上行数据的集中工作，同时对光信号功率进行分配，并完成波长的复用。而光纤路终端指的是一个交换机，同时也是一个能够提供给多种业务的平台，可以面向无源光网络光纤接口，根据用户对服务质量提出的不同要求分别做出带宽的分配以及网络管理配置等工作。而分路器由于不需要使用电源，所以能够在全天候环境中进行使用。通常情况下，其分路比为2、4或8，实现多级连接。另外，光网络单元的主要功能是可以为网络提供用户侧所对应的接口，与此同时可以有效转换上下行之间的转换操作，确保各类型业务都能够顺利接入。

在无源光网络系统里，光线路终端和光网络单元进行数据传输的过程中采用的方式主要包括码分复用/码分多址（CDM/CDMA）、波分复用/波分多址（WDM/WDMA）以及时分复用/时分多址（Time Division Multiplexing/Time Division multiple Access，TDM/TDMA）等多种方式，其中TDM/TDMA方式的应用范围相对较广，无源光网络下行以及上行数据传输过程中采取的主要方式。

从中可以看出，无源光网络下行数据传输时主要采用了时分复用的广播方式，光纤路终端能够把所有下行信号以广播的形式发送出去，并且在光分配器的作用下将其分配到各个光网络单元中，然后光网络单元通过对全部信号进行筛选找出其需要的信号。从中同样可以看出，上行主要采用时分多址的方式进行数据传输，每一个光单元网络会在一定的时隙内进行突发发射。而且这些信号在通过光分配器之后能够汇集成异光源信号，在时分复合的作用下进行合成，最终形成突发光信号。光纤路终端在将全部信号接收完成之后会根据相关协议给予相应的处理。另外，由于无源光网络系统能够有效地组成多种拓扑结构，在各个光分支点不再需要安装节点设备，只要有一个光分路器就能够发挥良好的作用，所以在一定程度上降低了光缆资源的占用率，实现了带宽资源的共享，并且具有较高的安全性，建网速度相对较快，性价比更高。

2.无源光网络技术在配网自动化建设中的具体应用情况

本文以某小型配电网作为论述实例，该配电网主要包括一座开关站以及七座10kV分接箱，可以将通信系统划分为主站层、变电所层以及馈线层三个部分。其中主站层在通信的过程中主要采用了总线型双以太网，在安装过程中较为简单，能够有效地进行扩充，同时具有较好的可靠性。另外在主站层和变电所层之间则是在华为同步数字体（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）传输设备百兆口的基础上通过接入SDH光传输环网来完成通信，而馈线层和变电所层之间进行通信时则主要通过无源光网络的方式完成的。

2.1馈线层通信网络

如图2所示，馈线层在实现通信时主要通过链型网络，也就是说要将变电所作为起点，通过安装光纤路终端，然后采用1分2光分路器，将光网络单元以及1分2光分路器全部安装在馈线终端（Feeder Terminal Unit，FTU）机箱里，然后在把馈线终端安装到10kV分接箱当中，为光网络单元提供24V直流电源，最后再在光网络单元的基础上实现RS232接口和馈线终端之间的数据交换工作。该网络结构的主要优势之处在于即使出现多点光网络单元同时失效的问题，也不会对其他单元造成任何影响。

图2馈线层通信网络

2.2变电所层通信网络

如图3所示，配网自动化数据能够通过光线路终端当中的RS232接口与终端服务器进行连接，然后再与变电所站内的局域网相连，最后实现主战数据采集服务器的通信功能。在这过程中，变电所通信设备通过与SDH光传输环网进行连接，可以有效地实现冗余。而变电所之间的光缆线路能够有效地沿着10kV线路完成铺设。

图3 变电所层通信网络

2.3主站层通信网络

主站通信系统主要是由两个部分构成，分别为实时监控系统和离线管理系统，可以有效地将实时数据、历史数据、图形数据、电网设备中的数据和用户数据等相互结合起来。主站层通信的主要特点是安全程度较高，集成度较为可靠。通过在主站端实施系统测试，进行遥控拉合分段开关各三次，成功率达到了100%，而且信息的响应时间都为0.8s。

3.配网自动化系统业务隔离和数据安全的应用分析和解决措施

配网自动化系统能够承载多种业务，可以提供集中抄表、配电网SCADA系统以及需方WEB管理等多种类型的业务通道。而在电力系统当中会将这些不同类型的业务进行分别管理。但是如何有效地明确业务之间的分界点，怎样根据不同的要求针对不同类型的业务提供相应的传输服务质量，如何有效地确保敏感业务数据在传输的过程中具有较高的安全性，针对配网自动化系统运行过程中出现的这几个问题，无源光网络技术给出了几个解决方法。

（1）上行数据传输通过采用时分复用的方法，可以让各个光网络单元能够在自己的时隙内进行数据的发送，具有良好的通道逻辑隔离能力。

（2）在光纤路终端和光网络单元设备之间能够采用标签技术来划分各个不同类型业务之间的分类，确保业务能够有效地实现端到端的数据传输。而且在配电网自动化主站当中通过使用三层交换机以及路由器等将各种数据归属到不同类型的业务平台当中可以进一步提高管理效率。

（3）无源光网络系统还能够提供IP地址、基于通信端口以及TCP端口等多种不同类别的差异化通信优先级服务，有效地对带宽进行调整，并且具有优先发送重要数据的功能。

（4）无源光网络系统的上下行数据在加密的过程中可以通过三重搅动以及AES-128两种方式来实现敏感数据的加密，还能够对加密密钥进行动态更新。总之，无源光网络系统可以确保配电网自动化系统在数据通行过程中具有较高的安全性。

4.结论

综上所述，基于无源光网络技术的通信接入方案在通信速率、成本、可靠性等方面均能较好地满足电力配网自动化的通信要求，网络扩展灵活。随着科学技术的发展，无源光网络技术将在未来的电力配网自动化通信中受到越来越多的应用。

参考文献：

[1] 陈宏昆.无源光网络技术应用于配网自动化中的分析[J].科技创业家，2012年22期

[2] 杨天送.解析无源光网络技术在配网自动化中的应用[J].大科技，2012年第20期