基于EPON的配电网自动化通信系统及其安全机制

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基于EPON的配电网自动化通信系统及其安全机制

发布日期： 2016-07-29 发布：  

  2016年6期目录       本期共收录文章20篇

　　摘要：随着科技的不断发展，很多先进的技术被应用在社会各个领域当中，配电网作为电力系统中的重要组成部分，其自动化通信系统及安全机制有着十分重要的作用。在EPON技术的应用，以及配电网自动化对通信系统的要求，设计了基于EPON的配电网自动化通信系统。针对其中可能存在的问题，建立了相应的安全机制，更好的确保了配电网的良好运行状态。
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　　关键词：EPON 配电网自动化通信系统 安全机制
　　中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）06-0037-01
　　在配电网自动化当中，融合了网络技术、计算机技术、通信技术、现代电子技术，通过集成配电网的地理图形、电网结构、用户数据、离线数据、在线数据等信息，形成了完整的自动化系统。而在配电网自动化当中，通信系统发挥着至关重要的作用。随着电力行业发展，EPON技术的应用，极大的提升了配电网自动化水平，相应的配电网自动化通信系统也得到了极大的发展。在其应用当中，还应当注重相应安全机制的建立，以确保配电网的运行安全。
　　1 基于EPON的配电网自动化通信系统
　　1.1 EPON的工作原理
　　在光纤通信接入当中，重要包含了PON和AON，而EPON作为一种光纤接入技术，采用PON技术作为物理层，采用以太网协议作为链路层，以太网的接入则是通过PON拓扑结构实现的。在EPON系统当中，是一种单线双向系统，包含了ONU、ODN、OLT等部分。其中ODN中包含连接器、无线光分路器、光纤等部分，提供了ONU、OLT之间的光通道。能够完成波长复用、光信号功率分配、上行数据集中、下行数据分发等功能[1]。在EPON对双向信号传输进行处理的过程中，对波分复用技术进行了应用，通过点到多点的广播方式，将下行数据从OLT相ONU进行发送，采用时分复用方式，将上行数据从ONU当中向中心局端OLT进行统一汇聚。在EPON当中，主要的拓扑形式有总线型、环形、星形、树形等。
　　1.2 配电网自动化通信系统的结构
　　在配电网自动化通信系统当中，集中智能控制方式对于自动化程度能够产生更为良好的影响，在配电网自动化系统当中，主要包括终端、子站、主站等分层结构，在子站层、主站层之间，采用PON通信模式构建主干网路。在配电网自动化系统中，配电终端设备层发挥着极大的作用，其中的集中抄表器、开闭所、配电变压器、环网开关、柱上开关等，都是由其实现的。配电网终端设备具有分布广、种类多、数量大等特点，因此，应当对通信方式进行适当的选择。对于光纤通信，虽然能够通过PON通信模式加以实现，但是在可扩展性、系统灵活性、通信成本等方面，仍然存在着一定的不足，因此，可利用EPON技术来解决这些问题[2]。在给予EPON的自动化系统中，主要包括了配电主站、配电子站、通信、抄表集中器、TTU、DTU、FTU、变压器、分支开关、分短期、重合器、配电线路等部分。
　　2 配电网自动化通信系统的安全机制
　　2.1 配电网自动化通信系统的风险因素
　　在EPON的传输方式、体系结构中，都具有一定的特殊性，因而难免会存在一些风险因素。例如窃听、非法接入、假冒、拒绝服务等问题。EPON系统采用广播的方式传输下行数据，因此网络中每一个ONU都能进行接受，难以保障系统安全性。EPON的自动发现功能会自动注册并在系统中接入新加入的ONU，甚至是非法的ONU[3]。攻击者能够在EPON系统注册中对ONU的MAC地址，以及OLT分配给ONU的LLID进行窃取，从而伪装成其它ONU。此外，在OLT当中还具有网桥功能，可以使ONU伪装为OLT。在上行方向，上行网络资源和上行宽带是由所有ONU共享的，因此，如果EPON遭到恶意ONU发送大量无用信息，将会造成网络拥堵，从而造成OAM信息和网络资源的不可用。
　　2.2 配电网自动化通信系统的安全机制
　　假设ONU和OLT共享密钥为k，在对称密码算法中，分别用Dk和Ek表示解密操作和加密操作。OLT将GATE发现帧进行发送，对网络中没有接入的ONU进行检测。ONU将注册请求帧发送给OLT，并将自己的MAC地址融入其中。OLT将注册帧发送给新发现的ONU。OLT将GATE认证帧发送给ONU[4]。OLT利用k对随机生成数进行加密，然后向ONU发送密文Ek。ONU先将Ek解密，得到这一随机数，然后生成另一随机数进行加密，再OLT发送。OLT对两个随机数进行对比，如果相同，则验证ONU的合法性。OLT将标准GATE授权帧发送给ONU，从而允许其对消息进行发送。
　　3 结语
　　电力能源在当前社会中具有不可替代的作用，因此电力系统的运行状态十分重要。随着科技的发展，在配电网自动化中，通信系统的作用也得到了极大的凸显。为了更好的确保配电网自动化的运行，应当对其通信系统和安全机制进行研究。给予EPON的配电网自动化通信系统及安全机制，在实际应用中能够发挥出十分良好的效果，从而确保电力系统更为良好的运行状态。
　　参考文献
　　[1]孙中伟，马亚宁，王一蓉，霍司天，徐光年. 基于EPON的配电网自动化通信系统及其安全机制[J].电力系统自动化，2010，08：72-75.
　　[2]徐光福，张春合，严伟，朱中华，余群兵，徐舒.基于EPON通信的智能配电网馈线差动保护[J]. 电力系统自动化，2014，02：91-96.
　　[3]殷志锋，周雅，张元敏.基于EPON的电力自动化信息传送平台[J].电力系统保护与控制，2014，02：111-115.
　　[4]赵家庆，王鼎，钱科军，赵慧，俞瑜，，秦舒斐.基于EPON和工业以太网的新型配网通信混合组网方案[J].江苏电机工程，2014，03：1-5.

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