智能電網(wǎng)的電力光纖入戶技術分析

李 西，叢 鵬，徐 潛

（國網(wǎng)西藏電力有限公司 經(jīng)濟技術研究院，西藏 拉薩 850000）

0 引 言

隨著我國智能電網(wǎng)發(fā)展的逐漸深入，對接入網(wǎng)“最后一公里”的建設提出了更高的要求，光纖入戶技術由此提出。與傳統(tǒng)的電力線通信和移動通信方式相比，光纖入戶技術在電磁兼容、帶寬以及容量等方面具有顯著優(yōu)勢，可實現(xiàn)能源與信息的同步建設與統(tǒng)一整合，進一步推進智能電網(wǎng)的建設。

1 電力光纖入戶技術概述

我國“十二五”明確提出，加快智能電網(wǎng)建設，實現(xiàn)電力光纖入戶，對此建設好智能電網(wǎng)十分重要。2010年，國家電網(wǎng)與電信合作共建電力光纖到戶工程，推動堅強智能電網(wǎng)建設。通過電力光纖入戶，可建立起電業(yè)局與用戶間的互動，實現(xiàn)對家用電器用電信息的采集與控制，電力傳輸網(wǎng)、有線電視網(wǎng)、公用電話交換網(wǎng)以及互聯(lián)網(wǎng)全面融合，主要技術特點如下。

一是光、電信號互不干擾。電力光纖入戶采用的是光纖復合電力線，光與電能傳輸形式不同，相互之間不會產(chǎn)生對抗性干擾，同時光纖與電力線導體介質不同，兩者復合無需考慮絕緣問題[1-3]。

二是光纜生產(chǎn)趨于成熟。光纖本身不適合敷設，需放在套管內將多根光纖合成一根全介質型光纜。常用光纜主要有3種（表1），其中OPLC的運用完成了電力與光纖的同時入戶。目前OPLC生產(chǎn)技術已經(jīng)十分成熟，且與國家節(jié)能環(huán)保的發(fā)展方向相符。

表1 3種光纜的適用范圍

三是無電磁兼容和頻率管制等問題。光纖入戶技術的運用不會產(chǎn)生頻率較高的電磁輻射，也沒有頻率管制等問題，因此相對容易實施，在資金方面的需求相對較小。同時光纖入戶技術完全同步于我國新型產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，具有極大的推廣運用價值[4]。

2 智能電網(wǎng)的電力光纖入戶技術原理與組網(wǎng)方式

2.1 電力光纖入戶網(wǎng)絡組成

電力光纖入戶網(wǎng)絡如圖1所示。根據(jù)圖中分析顯示，PFTTH接入網(wǎng)主要由光線路終端、光分布網(wǎng)絡以及光網(wǎng)絡終端3大部分部分組成，具體如下。

其中，光線路終端（Optical Line Terminal，OLT）提供語音、數(shù)據(jù)以及視頻業(yè)務網(wǎng)絡互聯(lián)接口，光網(wǎng)絡單元（Optical Network Unit，ONU）提供業(yè)務接口，光分布網(wǎng)絡（Optical Distribution Network，ODN）連通OLT與ONU，基本結構如圖2所示。

2.2 電力光纖入戶技術原理

光纖接入應用較多的是無源光網(wǎng)絡（Passive Optical Network，PON）和有源光網(wǎng)絡（Active Optical Network，AON）。PON的運用最為廣泛，主要可以分為ATM無源光網(wǎng)絡（ATM Passive Optical Network，APON）、以太無源光網(wǎng)絡（Ethernet-based Passive Opticalnetwork，EPON）以及千兆無源光網(wǎng)絡（Gigabit-Capable Passive Opticalnetwork，GPON）3類。其中，EPON商用早、核心芯片量產(chǎn)大且設備成本低，具有顯著的運用優(yōu)勢，EPON主要優(yōu)點包括成本低、維護簡單、易擴展、質量高、兼容性好以及安全性好等。EPON上、下行業(yè)務傳輸原理如圖3所示。

2.3 電力光纖入戶技術組網(wǎng)方式

電力光纖入戶技術中EPON以星形和樹形為主。星形拓撲結構主要采用的是局部OLT與ONU間按點到點配置，中間不設光分路器（Optical Branching Device，OBD），如圖4所示。樹形拓撲結構采用一系列級聯(lián)的光分路器對下行分路，如圖5所示。

3 智能電網(wǎng)的電力光纖入戶技術方案分析

3.1 電力光纖入戶技術方案

智能電網(wǎng)電力光纖入戶技術方案的制定，必須要結合建筑物配電情況、設備與工程施工成本等因素，保證方案操作可行且經(jīng)濟性良好，具體要點如下。

選擇分光結構，包括中心分光結構、本地集中分光結構以及分布式分光結構，具體如表2所示，項目實施中根據(jù)實際情況合理選擇。

表2 分光結構

選取OPLC，電力光纖入戶技術方案中需合理選擇線纜種類、容量（芯數(shù)）、路由以及施工工藝，根據(jù)上圖2，電力光纖入戶線纜主要分為饋線、配線以及入戶光纜3類，具體選用如表3所示。

表3 電力光纖入戶線纜選用情況

配置主要設備，包括OLT、ONU以及光分路器（OBD），PON口規(guī)劃數(shù)預留5%冗余，ONU用戶側接口，電力系統(tǒng)相關業(yè)務類配置RS-485和FE接口，三網(wǎng)融合類配置FE接口（選配POTs、CATv接口），電力系統(tǒng)相關業(yè)務類采用一級集中分光，三網(wǎng)融合類可根據(jù)實際情況選擇一級或是二級分光。

選擇節(jié)點位置，網(wǎng)絡關鍵節(jié)點主要涉及以下幾個方面。一是局端，此為OLT設備部署位置，覆蓋范圍以3～5 km為宜。二是光纜分配點，設置在樓宇配電間，安裝光纜交接箱。三是用戶接入點，設置在樓宇單元配電電纜連接節(jié)點處，一個用戶接入點所在用戶數(shù)量應在64戶內，樓層＜10層。四是終端，用電信息采集類和三網(wǎng)融合類ONU終端，分別設于樓宇單元用戶接入點和用戶家庭內部。

3.2 案例分析

下文以某新建智能小區(qū)為例展開分析，采用電力光纖入戶技術方案，采取EPON通信在用戶室內配置ONU終端，具體結構如圖6所示。

此小區(qū)線纜配置情況如表4所示，通過各段光纖的連接，最終實現(xiàn)電力光纖入戶。

表4 線纜配置情況

5 結 論

基于我國智能電網(wǎng)的發(fā)展，對信息傳輸末端接入提出了更高的要求，電力光纖入戶技術逐漸得到了推廣，通過將光纖網(wǎng)依附于電力網(wǎng)本體上，使得電力線成為光纖運行的載體，有效降低網(wǎng)絡融合成本，提高運營效率。通過電力光纖入戶技術的運用，在一定程度上實現(xiàn)了技術、物資以及時空資源的整合，工程實踐中需根據(jù)項目配電情況和成本要求等進行合理規(guī)劃配置，提供更好的接入環(huán)境與技術支撐，真正實現(xiàn)智能用電。