智能電網的電力光纖入戶技術及其應用

謝 軍

（內蒙古力（集團）有限責任公司巴彥淖爾電業局電能計量中心，內蒙古 巴彥淖爾 015000）

0 引 言

所謂電力光纖入戶，實際上就是將OPLC應用在低壓電力通信接入網系統中，基于低壓電力線敷設光線實現到表到戶。此過程中，要與PON技術有機結合起來，以此實現多項業務的有效承載，如采集電力信息、智能用電交互等。

1 基于PFTTH技術的智能組網分析

PFTTH技術即電力光纖入戶，其配合無源光網絡承載電力信息收集、三網融合以及智能電力雙向交互等業務。在PFTTH技術應用基礎上進行組網構建智能用電系統過程中，用到的技術方法有很多，且操作比較復雜[1]。本文主要針對光纖復合低壓電纜（即OPLC）和光纖技術進行分析，能夠準確認知電力光纖入戶技術，并在此基礎上設計有效的應用方案。

第一，OPLC。本質上來講，它就是低電壓電纜中的復合光纖。光纖復合電纜具有一定的電力轉輸功能，是一種可以實現光通信的絕緣電力電纜。不僅可以有效傳輸電力，而且能夠實現光纖通信傳輸。實踐表明，電力線芯與光單元在一起可以組成一個光纖復合電纜。值得一提的是，電纜線芯由鋁、銅等金屬材質構成，可以作為導體和絕緣層使用。將多根光纖、加強件以及松套管和護層組合在一起構成光單元，并用阻水油膏充分填充于光纖束與松套管之間。正常運行狀態下，線芯中導體溫度最高可達90 ℃。同時，光纖相對脆弱，且受溫度的影響非常大。正常運行狀態下，溫度以70 ℃為宜。因此，應當使光單元與電纜線芯保持一定的距離。

第二，EPON。EPON作為PON技術的最新形式，是點到多點構成的網絡系統結構和無源光纖傳輸模式，是一種高速以太網、MAC媒體訪問控制應用基礎上可以有效提供綜合業務的寬帶技術。該技術可以提供數據、用戶用電信息采集和視頻業務接入，表現出了良好的經濟技術性。

第三，光纖。所謂光纖，即光導纖維，主要是利用光脈沖傳輸信號，是一種以玻璃、有機玻璃為材質的現代網絡傳輸媒介。從實踐來看，光纖具有很多應用優勢，如信息傳輸容量較大、質輕、體積小、衰耗小和成本低等，更重要的是不受電磁影響，能夠穩定運行，且具有良好的電氣絕緣性[2]。值得一提的是，只有光纖具有該特殊電氣和電磁性能，且只有這一性能才能夠將其與智能電網中的電力導體復合成一個結構體，是任何其他媒介無法比擬的。目前，光纖傳感、器件和通信技術手段正逐漸應用于現代通信業，在提高生產、經營和管理方面起到了有效的促進作用，且光纖入戶將成為未來通信的終極目標。

第四，PFTTH技術應用標準。電力光纖入戶是一項全新的技術手段，在規模化推廣應用過程中，應當先建立健全標準體系。在此過程中，應當先對光纖復合低壓電纜規范化處理，并在檢測、設計、施工和驗收應用過程中嚴格按照標準執行。電力光纖入戶過程中，涉及到跨行業標準，其中包含了光纖、電力電纜等行業和領域，需將電力與通信行業結合在一起。在融合電力標準與通信標準的過程中，應當注意其特殊性，如溫度、壽命、機械應力和相關電磁干擾等，通過檢測和實驗發現并解決現實中存在的問題[3]。總體而言，電力光纖入戶基礎上制定的標準與該技術手段一樣，同樣是在創新。

2 PFTTH技術應用組網

在進行電力光纖入戶組網過程中，電纜用于不超過10 kV的低壓配電系統。具體地，從10 kV變電站至建筑配電箱，然后從配電箱到入戶電表箱，最后接入用戶配電箱，從而實現電力光纖入戶的目的。其中，OPLC技術手段應用于電力光纖入戶系統，有利于智能電網電力數據網絡平臺的構建，且為廣大用戶提供準確的數據信息、視頻以及音頻等業務。在變電站配設光線路終端設施，可以為用戶提供接入服務，能夠有效實現帶寬分配和信道連接控制，具有實時監控和管護功能。在用戶室內、樓層電表箱處布設光網絡單元設施，可基于以太網協議的應用來實現數據、視頻和音頻等業務傳送，且可以使電表數據信息能夠有效地上、下傳輸。從組網構成來看，ONU功能集成于電力光纖電表內的光接口處，可與OLT實現直接通信，并采集和控制電表數據信息[4]。從PFTTH組網構成來看，它主要包括三部分，即光線路終端、光網絡單元以及光分布網絡。系統模型，如圖1所示。

圖1 PFTTH組網

圖1 中各部分的主要作用如下。光線路終端主要進行語音、視頻以及數據信息業務的網絡服務，并且能夠實現互聯接口。光分配網絡主要是連接OLT與相應的ONU。其中，ODN為OLT與ONU提供光傳輸服務，主要功能是實現光信號功率的有效分配。在PFTTH組網中，ODN通常由光纖復合低壓電纜、光交接設備、普通光纖光纜、光連接器和光分路器等設備構成。光網絡單元負責向用戶提供業務服務（接口）。光電機房中，普通電力電纜變換電壓，而光單元在OLT內完成數據信息的匯聚分發和業務處理，并且攜帶信息流和電流載體在光電機房中進行交接，形成光纖復合低壓電纜。在光電機房外部，各地區光電交接箱電力配送和光單元交接起來，并在其中應用PON技術來有效實現光信號的無源分配。同時，光分路器應當基于客觀需求布設在光電機房、光電交接箱或者光電分線箱中。

3 電力光纖入戶技術應用實踐

3.1 優化結構

第一，中心分光結構。該結構系統主要由用戶專用光路、局部端口、分配光纜、干線光纜和中心交換點構成。地集中點和網絡接入點是合并點，低芯數光纜和大芯數光纜二者之間相互融合。基于點對點的相互關系，各用戶連接到局域端有源設備分光處理。

第二，集中分光結構。該系統主要包括用戶端、專用光路以及光纜和本地集中點。這一結構系統上的每一個網絡接入點只是實現光纖合并，而本地集中點具備分光性能[5]。

第三，分布式分光結構。它主要由分光器、網絡接入點以及分光三部分組成。首個專用引入光纜連與網絡接入點分光器相連接，而小芯數分配光纜將接入點分光器與本地集中點分光器連接在一起，構成一個多點結構。

3.2 電力設備配置與節點選擇

光纖入戶系統有3種設備構成，即OLT、OBD和ONT。每種設備均可細分成與電力系統相關的業務和三網融合類。選擇節點時，應當注意組網設計前將網絡關鍵節點位置規劃好；網絡節點主要由局域端、用戶接入點以及光纜分配點和終端等構成[6]。第一，局域端。通常情況下，OLT設備所在的位置是容量相對較大的電力設備，采用集中方式進行布設，同時為多個區域提供網絡服務，便于集中管理和維護。第二，光纜分配點。即饋線與配線光纜之間的連接點，通常根據區域電纜交接點來選擇。分配點的位置最好設在樓間配電室，有利于就近入戶連接。需要注意，光纜分配點位置應當布設在光纜交接箱內。第三，接入點。入戶接入點靠近用戶，同時也是配線光纜、入戶光纜的連接節點。通常情況下，根據小區單元配電電纜布設情況和交接點位置進行合理選擇。接入點可實現本層或者上、下層入戶的連接。第四，終端。終端應用ONU設備進行布設，根據不同用途可將其分成兩種，即三網融合類和電力信息采集類。兩種類型所選的位置不同。對于三網融合類而言，ONU終端應當在用戶家庭室內；而對于電力信息采集類，ONU終端應當處于用戶接入點位置。

4 結 論

總而言之，電力光纖入戶技術的應用有效解決了信息傳輸末端接入難題，促進了智能電網的建設與發展，不僅降低了網絡融合成本，而且提高了運營效率。智能電網中的光纖入戶技術應用避免了傳統的重復敷設光纖問題，在解決電力通信網絡“最后一公里”問題過程中起到了至關重要的作用，同時是現代智能電網建設事業發展的重要技術手段，值得推廣應用。

[1] 徐江偉.廣電光纖入戶現狀及問題探析[J].信息與電腦（理論版），2018，（2）：136-137.

[2] 周 軍.有線電視光纖入戶工程方案比較[J].科技經濟導刊，2017，（11）：36.

[3] 劉志江.三網融合背景下數字電視光纖入戶技術應用探討[J].通訊世界，2016，（5）：89.

[4] 陳志蘭.探討三網融合及光纖入戶技術的應用[J].現代工業經濟和信息化，2016，（8）：97-98.

[5] 俞立勛.廣電網絡新業務的技術支撐——光纖入戶的設計與實現[J].新媒體研究，2017，（23）：12-13.

[6] 國家電網公司.Q/GDW553.1-2010基于以太網方式的無源光網絡（EPON）系統第一部分：技術條件[S].北京：中國電力出版社，2010.