摘要：電力光纖到戶的發(fā)展使智能電網(wǎng)進入用戶終端成為現(xiàn)實。本文通過河南三門峽電力光纖到戶試點工程，闡述電力光纖到戶的必要性和發(fā)展趨勢，對電力光纖在智能小區(qū)的應用研究進行說明，通過智能用電小區(qū)的系統(tǒng)設計方案、社區(qū)信息服務系統(tǒng)的設計研究，加快了未來智能用電家居的建設，進而推動智能小區(qū)的發(fā)展。

　　關鍵詞：電力光纖到戶;智能小區(qū);應用研究

　　目前電網(wǎng)廣泛應用的有全介質自承式光纜(ADSS)、光纖架空復合地線(OPGW)和光纖架空復合相線(OPPC)三大系列。2009年，電力光纖到戶關鍵技術取得重大突破，世界上第一條用于商業(yè)運營的光纖復合低壓電纜(OPLC)研制成功，它由國網(wǎng)信通公司自主研發(fā)，集光纜、電力輸電纜于一體，支持多種傳輸技術[1]。由于將電力輸電纜與光纜功能合二為一，光纖復合低壓電纜成功解決了制約寬帶網(wǎng)絡入戶的瓶頸問題，被譽為“最后一千米”問題的“終結者”。OPLC是光纖入戶的又一新革命，不同于OPGW、OPPC僅適用于電網(wǎng)內部建設，OPLC在誕生之初就被賦予更高使命--進入用戶端。

　　一 電力光纖到戶

　　電力光纖到戶(PFTTH)是指在低壓通信接入網(wǎng)中采用光纖復合低壓電纜(OPLC)，將光纖隨低壓電力線敷設，實現(xiàn)到表到戶，配合無源光網(wǎng)絡技術，承載用電信息采集、智能用電雙向交互、“三網(wǎng)融合”等業(yè)務[2]。電力光纖到戶實現(xiàn)了網(wǎng)絡基礎設施的共建共享，大幅度降低了“三網(wǎng)融合”成本，提高了網(wǎng)絡的綜合運營效率，特別在節(jié)能環(huán)保方面優(yōu)勢明顯，可為居民降低能耗25%至30%，是構建節(jié)約型社會的重要手段。通過電力光纖到戶試點工程，探索智能小區(qū)、智能家居建設是提高社會信息化水平的有效途徑。

　　1 電力光纖到戶的必要性

　　(1)目前我國電力系統(tǒng)已建成世界上最大的、先進可靠的電力專用光纖通信網(wǎng)絡。但總體上又呈現(xiàn)“骨干網(wǎng)強、接入網(wǎng)弱”、“高端強，低端弱”的態(tài)勢，110kV以上骨干網(wǎng)基本實現(xiàn)100%光纖化;35kV及10kV中壓配電網(wǎng)僅僅50%光纖化;電網(wǎng)“最后一公里”的380V及220V用戶接入網(wǎng)光纖化率極低。就帶寬、容量、電磁兼容等方面來說，與電力線通信(PLC)、GPRS/CDMA無線通信等方式比較，電力光纖到戶是解決“最后一公里”接入，實現(xiàn)“一網(wǎng)通”的理想方式。

　　(2)一線四用將大大消除各類傳輸網(wǎng)絡造成的黑色污染，復合型電力導線絕對不會像PLC及其他技術那樣產(chǎn)生高頻電磁幅射，完全沒有EMC及可靠性等一系列錯綜復雜的技術問題和頻率管制問題。采用基于OPLC的PFTTH(電力光纖到戶)方案可以整合資源，避免重復建設，同時比傳統(tǒng)的電纜+光纜線路方案的網(wǎng)絡建設綜合成本降低40%左右;在實現(xiàn)電、水、煤氣等計量表信息的遠程采集和家居智能用電分析與控制同時，為用戶提供更加節(jié)能現(xiàn)代化的生活服務[3]。配合太陽能、風能等清潔能源應用的雙向互動，試點小區(qū)居民的平均生活能耗，可降低20%以上。

　　(3)只有光纖到戶才能夠真正實現(xiàn)智能變電站、智能電表、智能樓宇、智能家居等終端用戶的信息采集與互動化。智能電網(wǎng)為城市提供安全、可靠、優(yōu)質的能源保障，提供經(jīng)濟、便捷的服務，提供低碳發(fā)展的重要支撐，使智能城市實現(xiàn)的基礎。

　　2 電力光纖到戶展望

　　(1)目前我國線纜廠家研發(fā)和生產(chǎn)光纖復合低壓電纜的企業(yè)不多，主要原因在于同時具備電纜和光纜研發(fā)、融合、生產(chǎn)能力企業(yè)較少，并需要通過電網(wǎng)企業(yè)的入網(wǎng)認證。2010年，在國內大力拉動內需以及推廣3G建設、FTTH建設、三網(wǎng)融合、光纖到戶和電力光纖推廣等多重因素的影響下，中國的光纖光纜行業(yè)迎來了“爆炸性”增長，同時，新一輪的行業(yè)整合和投資高潮也拉開了序幕，我國光纖光纜產(chǎn)業(yè)發(fā)展的船只也從危機波浪中順利靠岸。

　　(2)國家電網(wǎng)公司從2010年開始對多個地區(qū)實施試點工程，電力光纖入戶試點或調研在各地將陸續(xù)推進，這將催生OPLC 新市場和提升EPON 設備需求，從而促進我國光纖產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展。

　　二 電力光纖進入小區(qū)

　　電力光纖到戶,進入居民小區(qū)作為一項創(chuàng)新性工程，國內外沒有先例可循。2010年河南電力光纖到戶試點工程選擇三門峽舒北和南陽中實駿景兩個新建小區(qū)，總規(guī)模1852戶，其中三門峽試點小區(qū)398戶、南陽試點小區(qū)1454戶，開展了承載電力信息內網(wǎng)的居民用電信息采集業(yè)務和滿足社會生活需求的信息外網(wǎng)“三網(wǎng)融合”業(yè)務建設工作，促進了智能電網(wǎng)用電環(huán)節(jié)各項業(yè)務的建設和發(fā)展。在試點工程的樣板間中，智能用電交互、智能物業(yè)、電動汽車充電樁管理、智能安防等部分智能小區(qū)和門禁、采光控制等部分智能家居的功能均已實現(xiàn)。用戶在家中充分享受到智能電網(wǎng)發(fā)展所帶來的更加便利和現(xiàn)代化的生活。

　　1 智能用電小區(qū)的實現(xiàn)

　　(1)智能用電小區(qū)是指通過先進、穩(wěn)定的通訊網(wǎng)絡，建立電網(wǎng)公司與電力用戶的雙向互動渠道，實現(xiàn)對家用電器的用電信息采集和控制，完成分布式能源的科學利用，輔助水、氣表自動抄收，以及其他小區(qū)安防、增值服務，具有科學、智能、節(jié)能、人性等特點，同時提供智能用電服務，實現(xiàn)電網(wǎng)與客戶實時交互響應、增強電網(wǎng)綜合服務能力、提升服務水平[4]。智能用電小區(qū)是智能電網(wǎng)用電環(huán)節(jié)的重要組成部分，智能用電小區(qū)不僅是一次技術上的革新，更是一場家居生活方式的‘革命’。

　　(2)智能用電小區(qū)系統(tǒng)采用光纖復合低壓電纜和基于以太網(wǎng)方式的無源光網(wǎng)絡(EPON)技術，為電力系統(tǒng)量身打造了配電自動化、用電信息采集等一系列完備的解決方案[5]。EPON是一種點到多點結構的無源光纖接入技術，具有高帶寬(1.25Gbit/s)、長距離傳輸(20km)、環(huán)境適應性強等特性。目前35kV及以上變電站基本具備了MSTP/PTN等骨干光纖通信網(wǎng)絡，具備了向下延伸的網(wǎng)絡基礎，EPON可以滿足“全光通信”的建設需求。EPON可以組成星型、鏈型、環(huán)型、樹型、混合型等網(wǎng)絡結構，其靈活組網(wǎng)天然地吻合配用電網(wǎng)的分布式結構，并且可以根據(jù)現(xiàn)場需要靈活地更換光分路器或預留光纖資源實現(xiàn)新增監(jiān)測節(jié)點的擴容[6]。EPON的技術及組網(wǎng)特點使其成為智能電網(wǎng)接入網(wǎng)建設的最佳技術選擇。EPON已經(jīng)被國家電網(wǎng)列為智能電網(wǎng)配用電通信建設的主選技術，實現(xiàn)電力光纖入戶，實現(xiàn)電力網(wǎng)、廣電網(wǎng)、電信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)全新的“四網(wǎng)融合”。

　　2 小區(qū)系統(tǒng)設計方案

　　(1)電力光纖到戶試點工程中立足自身實際，開展各具特色的智能用電解決方案，智能用電小區(qū)業(yè)務系統(tǒng)總體上包含新能源的接入與管理、智能家居、遠程管理等幾大部分，它們之間相互配合和協(xié)作，共同構成一個有機的整體。

　　智能用電小區(qū)樣板間是本次光纖到戶試點工程的展示窗口，體現(xiàn)了“三網(wǎng)融合”為用戶帶來的增值服務，充分體現(xiàn)智能用電技術先進、經(jīng)濟高效、服務多樣、靈活互動、友好開放的特征。主要提供業(yè)務功能包括：高速上網(wǎng)、話音、視頻通信、CATV以及智能用電等。

　　(2)系統(tǒng)通信拓撲設計方案

　　智能用電小區(qū)業(yè)務實現(xiàn)有賴于其通信拓撲結構的組成與技術實現(xiàn)方式，通信拓撲結構則是智能用電小區(qū)業(yè)務實現(xiàn)的基礎。試點工程中，用電信息采集系統(tǒng)和“三網(wǎng)融合”系統(tǒng)選用EPON技術的全光接入網(wǎng)。

　　戶內通信技術，比較常用的包括電力線載波PLC、RS-485總線、微功率無線射頻RF、基于ZigBee規(guī)范的網(wǎng)絡通信和Wi-Fi，各種組網(wǎng)技術特色不同。通過比較以上幾種不同技術的組網(wǎng)方案，設計采用基于ZigBee技術和家庭網(wǎng)關來組建戶內通信網(wǎng)絡;智能交互終端則是戶內通信網(wǎng)絡的核心。

　　(3)社區(qū)信息服務系統(tǒng)

　　建立社區(qū)寬帶網(wǎng)站，向社區(qū)用戶提供信息檢索、查詢、發(fā)布和導引等功能，可實現(xiàn)社區(qū)內音頻點播、視頻點播、電子圖書、電子商務等功能。社區(qū)管理中心服務器和社區(qū)管理PC共用1臺高性能計算機，智能交互終端、ONU接入光分配網(wǎng)絡為社區(qū)提供服務。

　　三 結論

　　智能電網(wǎng)是未來電網(wǎng)發(fā)展趨勢，國家電網(wǎng)公司積極開展輸電、變電、配電、用電等各領域智能技術研究，于2009年11月啟動“智能用電小區(qū)關鍵技術研究”項目。智能用電小區(qū)具有用電信息采集、雙向互動服務、分布式電源管理、電動汽車有序充電、智能家居等功能。

　　由電力光纖到戶的必要性和快速發(fā)展情況，說明智能電網(wǎng)在用戶終端發(fā)展的歷史必然。在河南電力光纖到戶試點工程的實施和實現(xiàn)部分智能家居功能的基礎上，通過智能用電小區(qū)的系統(tǒng)設計方案、社區(qū)信息服務系統(tǒng)的設計研究，進一步擴大智能用電服務范圍，加快未來智能用電家居、智能小區(qū)的建設，進而推動智能建筑、智能城市的發(fā)展。

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