电力光纤到户关键技术应用方案

刘增辉

【摘要】 PFTTH（Power Fiber To The Home）是指在低压通信接入网中采用光纤复合低压电缆（OPLC），将光纤随低压电力线敷设，实现到表到户，并配合无源光网络（PON）技术，承载用电信息采集、智能用电双向交互、“三网融合”等业务。目前，智能电网各项技术正逐步成型并且走向应用，PFTTH将会成为未来若干年的电网和通信网的焦点，研究智能用电并结合通信行业的优势来建设现代化居住小区具有重要的意义。

【关键词】 PFTTH 组网技术 OPLC

一、绪论

PFTTH即电力光纤到户是指在低压通信接入网中采用光纤复合低压电缆（OPLC），将光纤随低压电力线敷设，实现到表到户，配合无源光网络技术，承载用电信息采集、智能用电双向交互、“三网融合”等业务。随着科技的发展，人们用电将趋向智能化以及信息化，这必然要求电网的发展将和通信行业联合在一起来中创造出一条新的适应未来人们需求的发展路线。

二、PFTTH的组网技术研究

2.1 PFTTH关键技术

PFTTH（Power Fiber To The Home）即电力光纤到户是指在低压通信接入网中采用光纤复合低压电缆（OPLC），将光纤随低压电力线敷设，实现到表到户，配合无源光网络技术，承载用电信息采集、智能用电双向交互、“三网融合”等业务。

在运用PFTTH技术组网建设智能用电小区的时候，实际运用到的技术是很多的，其操作也是相当复杂的，本文无法将所用到的全部技术都一一介绍，本文重点就光纤复合低压电缆（OPLC），以太网无源光网络（OPLC）以及光纤技术等相关关键技术作较为详细的介绍。以期更多的人能了解这样的一个新兴技术。

1、OPLC。

电力光纤，实际上就是低电压电缆内复合了一根光纤，更确切地说，是光纤复合低压电缆（Optical Fiber Composite Low-voltage Cable，简称OPLC； Optical Fiber Composite Insulated Power Cable for Low Voltages，简称OPIC ），从英文缩写分析，有称OPLC的，也有称OPIC。光纤复合低压电缆是一种具有电力转输和光通信能力的绝缘电缆，简单点说就是一根既可以传输电力同时可实现光纤通信传输的电缆[2]。传输电力的线芯以及传输信号的光单元可共同组合成光纤复合低压电缆，其中电力电缆线芯是由铜或铝材质的金属导体和绝缘层组合而成，其结构及要求都应符合GB/T12706.1-2008标准。若干根光纤、松套管、加强件和护层共同组合而成光单元，且需将阻水油膏填充在松套管与光纤束之间。因为正常运行时电力缆线芯中的导体最高温度可达到90℃，而光单元中光纤比较脆弱且受温度影响较大，一般其工作温度需要控制在70℃以下，所以必须使光单元受导体工作温度影响较小即远离电力电缆线芯。

2、EPON技术。

EPON（Ethernet Passive Optical Network）是PON技术中最新的一种，由IEEE 802.3 EFM（Ethernet for the First Mile）最先提出。EPON是点到多点的网络结构、无源光纤传输方式、基于高速以太网平台以及TDM时分MAC（Media Access Control）媒体访问控制方式、提供多种综合业务的宽带综合接入技术。可以提供数据、语音、居民用户用电信息采集以及视频的综合业务接入，并且具有良好的经济性能。

3、光纤技术。

光纤是光导纤维的简称，光纤是用光脉冲的形式来传输信号的，材质是以玻璃或者有机玻璃为主的网络传输介质。众所周知，光纤的优点是传输容量大、体积小、质量轻、衰耗小、成本低和抗氧化腐蚀性强，另外它没有电磁辐射（不受电磁干扰），运行稳定，电气绝缘好等特性，因此它是金属传输媒质无法相比的。此外也只有光纤具有这种特殊的电气以及电磁性能，也只有这种性能才能够把光纤与电力导体复合在一个结构实体里，另外任何其它传输介质都是行不通的。其次，光纤传感、光纤器件以及光纤通信技术正在广泛地应用到通信业的生产、经营以及管理当中，光纤网络到户将成为未来全世界信息通信的最终目标。

4、PFTTH相关技术标准。

电力光纤到户技术作为一项新生事物，要进行规模化推广，建立标准体系是相当重要的。首先需要将光纤复合低压电缆进行规范，另外还需在检测、组网设计、施工、验收和运行等方面制定一系列标准，目前我国在电力光纤到户技术方面正在建立起标准体系。电力光纤到户所涉及到的标准大都是跨行业的结合，包括电力电缆以及光纤行业，前者是电力行业，后者为通信行业，因此在制定标准方面需开拓性地借鉴光纤通信和电力电缆的标准，并对其进行了融合再创造。当然，这里面还有其特殊性，如寿命、温度、机械应力和电磁干扰等问题，通过实验、检测等方式发现问题并解决问题，最终把它用标准规范下来。实际上，针对电力光纤到户所制定的相关标准和电力光纤到户技术一样也是一种创新。

2.2 PFTTH组网分析

将光单元加入传统的电力系统中以实现集电力传输网、广播电视网、计算机通信网以及電信网为一体，即为“多网融合”已成为国际研究的重要课题。2010年电力光纤到户试点工程项目以被相关单位在多个城市出台，并研制出了一系列适用于不同环境以及不同布线方案的光纤复合电缆。在用PFTTH进行组网时考虑到现代化农村、高档写字楼、智能别墅区以及高层居民区住宅楼的用户类型以及分布状况，将PON技术加以运用并改进以运用到PFTTH组网中，建立起一套“多网融合”的PFTTH方案。

在光电机房里，普通的电力电缆需进行电压变换，而光单元在OLT中完成业务处理以及数据汇聚分发等功能，带有信息流载体和电流，最终在光电机房内交接为一根光纤复合电缆。从光电机房出来后，将电力电缆送入各地区的光电交接箱以进行电力配送以及光单元的交接，且将PON技术加入光单元中，来实现光信号的无源分配。而光分路器安置则不怎么受限制，可以放置在光电交接箱内、光电机房里或者光电分线箱中。在组网时若考虑用户分布状况以及用户类型，可将PFTTH方案划分为农村、智能别墅区、高层居民住宅区以及商住写字楼等的PFTTH方案。

由于农村用户较多且分散性较大，电力系统方面单个家庭适用的载流量不是很大，导线截面积也较小，而光单元方面单个用户所需带宽也不是很高。因以上原因，在PFTTH组网时光信号在光电交接箱中需进行一级分光、而在光电分线箱中则进行二级分光后用入户光纤复合电缆进入每个家庭。

在电力光纤组网时智能别墅区的情况与农村很是相似，由于电力电缆的载流量以及设备类型多样化，在智能别墅区组网时入户用光纤复合低压电缆可能会用到三芯。

高层居民住宅区的组网不像农村和智能别墅区那样用户较分散，在光电交接箱中出来以后进入高层楼房内光电分线箱，在光电分线箱里进行一级分光后引出到入户用光纤复合电缆。

由于电力电缆供电半径一般不超过1公里，光信号在光电机房内需进行一级光功率分配，并依据用户数量来选配光纤数量以及电力单元，光单元从光电机房出来以后只分纤而不分光。光纤可依据农村、智能别墅区和高层居民住宅区、商住写字楼等各段用户量来匹配，并依据用户电量需求选配电力单元。由于PON技术的特点，在各段可灵活运用光分路器，并采用一级或二级分光。在完成配网以后，可根据电力配网三相平衡原则，且结合用户类型，用入户光纤复合电缆至各用户。

2.3 PFTTH组网模型

在电力光纤组网时，光纤复合低压电缆用于10kV以下低压配电线路，即从10kV变电站到楼宇配电箱，再到楼层电表箱，最终到达用户家庭配电箱，以实现电力以及光纤同时入户[12]。OPLC技术在电力光纤到户系统用来构建电力高速数据网络平台，为用户提供数据、语音和视频等业务的融合。在110kV变电站或10kV变电站配置光线路终端设备，为用户提供网络集中以及接入服务，可完成带宽分配以及控制各信道连接，实时监控、管理和维护等功能。

在用户家内以及楼层电表箱位置安置光网络单元设备，用以太网协议，实现用户数据、语音和视频业务的透明传送以及电表数据的上下传输功能。ONU功能集成在光纤电表中的光接口位置，可直接和OLT通信，以实现电表数据的采集以及控制等。

PFTTH系统的基本组成包括：光线路终端（OLT）、光网络单元（ONU）和光分布网络（ODN）三部分，其系统模型图简化示意如图1所示：

图1 PFTTH系统模型

系统中各部分的作用如下：

1.光线路终端（OLT）——OLT主要实现语音、数据和视频业务网络的网络管理服务且提供互联接口服务。

2.光分配網络（ODN）——ODN主要负责连接OLT和其所对应的ONU。ODN主要为OLT和ONU之间提供光传输手段，光信号功率分配是其主要功能。在PFTTH系统中ODN一般由光纤复合低压电缆、普通光纤光缆、光交接/配线设备、光连接器、光分路器和安装连接这些器件的配套设备等构成。

3.光网络单元（ONU）——ONU主要负责向终端用户提供一些业务接口。

在光电机房内，普通的电力电缆进行电压变换，而光单元在OLT中完成数据汇聚分发和业务处理等功能，携带电流和信息流载体最后在光电机房内交接统一成一根光纤复合电缆。从光电机房出来，进入各地区的光电交接箱进行电力配送和光单元的交接，并在光单元中引进PON技术，实现光信号无源分配。而光分路器根据需要可以放置在光电机房内、光电交接箱内或光电分线箱。

三、总结

电力光纤到户技术能够统一承载能源流、信息流是其非常大的优势，其在满足智能电网客户端信息交互的同时，又可为通信和广电运营商提供可选的公共接入服务，电力光纤技术符合未来电力通信的发展要求。

参 考 文 献

[1]金元.OPLC成缆质量的控制[J].光纤与电缆及其应用技术，2012（02）：50-66.

[2]高俊伟，赵海，张梦璐.上海电力光纤到户城域传送网建设方案[J].华东电力，2011（06）：11-15