智能电网的电力光纤入户技术及其应用

谢 军

（内蒙古力（集团）有限责任公司巴彦淖尔电业局电能计量中心，内蒙古 巴彦淖尔 015000）

0 引 言

所谓电力光纤入户，实际上就是将OPLC应用在低压电力通信接入网系统中，基于低压电力线敷设光线实现到表到户。此过程中，要与PON技术有机结合起来，以此实现多项业务的有效承载，如采集电力信息、智能用电交互等。

1 基于PFTTH技术的智能组网分析

PFTTH技术即电力光纤入户，其配合无源光网络承载电力信息收集、三网融合以及智能电力双向交互等业务。在PFTTH技术应用基础上进行组网构建智能用电系统过程中，用到的技术方法有很多，且操作比较复杂[1]。本文主要针对光纤复合低压电缆（即OPLC）和光纤技术进行分析，能够准确认知电力光纤入户技术，并在此基础上设计有效的应用方案。

第一，OPLC。本质上来讲，它就是低电压电缆中的复合光纤。光纤复合电缆具有一定的电力转输功能，是一种可以实现光通信的绝缘电力电缆。不仅可以有效传输电力，而且能够实现光纤通信传输。实践表明，电力线芯与光单元在一起可以组成一个光纤复合电缆。值得一提的是，电缆线芯由铝、铜等金属材质构成，可以作为导体和绝缘层使用。将多根光纤、加强件以及松套管和护层组合在一起构成光单元，并用阻水油膏充分填充于光纤束与松套管之间。正常运行状态下，线芯中导体温度最高可达90 ℃。同时，光纤相对脆弱，且受温度的影响非常大。正常运行状态下，温度以70 ℃为宜。因此，应当使光单元与电缆线芯保持一定的距离。

第二，EPON。EPON作为PON技术的最新形式，是点到多点构成的网络系统结构和无源光纤传输模式，是一种高速以太网、MAC媒体访问控制应用基础上可以有效提供综合业务的宽带技术。该技术可以提供数据、用户用电信息采集和视频业务接入，表现出了良好的经济技术性。

第三，光纤。所谓光纤，即光导纤维，主要是利用光脉冲传输信号，是一种以玻璃、有机玻璃为材质的现代网络传输媒介。从实践来看，光纤具有很多应用优势，如信息传输容量较大、质轻、体积小、衰耗小和成本低等，更重要的是不受电磁影响，能够稳定运行，且具有良好的电气绝缘性[2]。值得一提的是，只有光纤具有该特殊电气和电磁性能，且只有这一性能才能够将其与智能电网中的电力导体复合成一个结构体，是任何其他媒介无法比拟的。目前，光纤传感、器件和通信技术手段正逐渐应用于现代通信业，在提高生产、经营和管理方面起到了有效的促进作用，且光纤入户将成为未来通信的终极目标。

第四，PFTTH技术应用标准。电力光纤入户是一项全新的技术手段，在规模化推广应用过程中，应当先建立健全标准体系。在此过程中，应当先对光纤复合低压电缆规范化处理，并在检测、设计、施工和验收应用过程中严格按照标准执行。电力光纤入户过程中，涉及到跨行业标准，其中包含了光纤、电力电缆等行业和领域，需将电力与通信行业结合在一起。在融合电力标准与通信标准的过程中，应当注意其特殊性，如温度、寿命、机械应力和相关电磁干扰等，通过检测和实验发现并解决现实中存在的问题[3]。总体而言，电力光纤入户基础上制定的标准与该技术手段一样，同样是在创新。

2 PFTTH技术应用组网

在进行电力光纤入户组网过程中，电缆用于不超过10 kV的低压配电系统。具体地，从10 kV变电站至建筑配电箱，然后从配电箱到入户电表箱，最后接入用户配电箱，从而实现电力光纤入户的目的。其中，OPLC技术手段应用于电力光纤入户系统，有利于智能电网电力数据网络平台的构建，且为广大用户提供准确的数据信息、视频以及音频等业务。在变电站配设光线路终端设施，可以为用户提供接入服务，能够有效实现带宽分配和信道连接控制，具有实时监控和管护功能。在用户室内、楼层电表箱处布设光网络单元设施，可基于以太网协议的应用来实现数据、视频和音频等业务传送，且可以使电表数据信息能够有效地上、下传输。从组网构成来看，ONU功能集成于电力光纤电表内的光接口处，可与OLT实现直接通信，并采集和控制电表数据信息[4]。从PFTTH组网构成来看，它主要包括三部分，即光线路终端、光网络单元以及光分布网络。系统模型，如图1所示。

图1 PFTTH组网

图1 中各部分的主要作用如下。光线路终端主要进行语音、视频以及数据信息业务的网络服务，并且能够实现互联接口。光分配网络主要是连接OLT与相应的ONU。其中，ODN为OLT与ONU提供光传输服务，主要功能是实现光信号功率的有效分配。在PFTTH组网中，ODN通常由光纤复合低压电缆、光交接设备、普通光纤光缆、光连接器和光分路器等设备构成。光网络单元负责向用户提供业务服务（接口）。光电机房中，普通电力电缆变换电压，而光单元在OLT内完成数据信息的汇聚分发和业务处理，并且携带信息流和电流载体在光电机房中进行交接，形成光纤复合低压电缆。在光电机房外部，各地区光电交接箱电力配送和光单元交接起来，并在其中应用PON技术来有效实现光信号的无源分配。同时，光分路器应当基于客观需求布设在光电机房、光电交接箱或者光电分线箱中。

3 电力光纤入户技术应用实践

3.1 优化结构

第一，中心分光结构。该结构系统主要由用户专用光路、局部端口、分配光缆、干线光缆和中心交换点构成。地集中点和网络接入点是合并点，低芯数光缆和大芯数光缆二者之间相互融合。基于点对点的相互关系，各用户连接到局域端有源设备分光处理。

第二，集中分光结构。该系统主要包括用户端、专用光路以及光缆和本地集中点。这一结构系统上的每一个网络接入点只是实现光纤合并，而本地集中点具备分光性能[5]。

第三，分布式分光结构。它主要由分光器、网络接入点以及分光三部分组成。首个专用引入光缆连与网络接入点分光器相连接，而小芯数分配光缆将接入点分光器与本地集中点分光器连接在一起，构成一个多点结构。

3.2 电力设备配置与节点选择

光纤入户系统有3种设备构成，即OLT、OBD和ONT。每种设备均可细分成与电力系统相关的业务和三网融合类。选择节点时，应当注意组网设计前将网络关键节点位置规划好；网络节点主要由局域端、用户接入点以及光缆分配点和终端等构成[6]。第一，局域端。通常情况下，OLT设备所在的位置是容量相对较大的电力设备，采用集中方式进行布设，同时为多个区域提供网络服务，便于集中管理和维护。第二，光缆分配点。即馈线与配线光缆之间的连接点，通常根据区域电缆交接点来选择。分配点的位置最好设在楼间配电室，有利于就近入户连接。需要注意，光缆分配点位置应当布设在光缆交接箱内。第三，接入点。入户接入点靠近用户，同时也是配线光缆、入户光缆的连接节点。通常情况下，根据小区单元配电电缆布设情况和交接点位置进行合理选择。接入点可实现本层或者上、下层入户的连接。第四，终端。终端应用ONU设备进行布设，根据不同用途可将其分成两种，即三网融合类和电力信息采集类。两种类型所选的位置不同。对于三网融合类而言，ONU终端应当在用户家庭室内；而对于电力信息采集类，ONU终端应当处于用户接入点位置。

4 结 论

总而言之，电力光纤入户技术的应用有效解决了信息传输末端接入难题，促进了智能电网的建设与发展，不仅降低了网络融合成本，而且提高了运营效率。智能电网中的光纤入户技术应用避免了传统的重复敷设光纤问题，在解决电力通信网络“最后一公里”问题过程中起到了至关重要的作用，同时是现代智能电网建设事业发展的重要技术手段，值得推广应用。

[1] 徐江伟.广电光纤入户现状及问题探析[J].信息与电脑（理论版），2018，（2）：136-137.

[2] 周 军.有线电视光纤入户工程方案比较[J].科技经济导刊，2017，（11）：36.

[3] 刘志江.三网融合背景下数字电视光纤入户技术应用探讨[J].通讯世界，2016，（5）：89.

[4] 陈志兰.探讨三网融合及光纤入户技术的应用[J].现代工业经济和信息化，2016，（8）：97-98.

[5] 俞立勋.广电网络新业务的技术支撑——光纤入户的设计与实现[J].新媒体研究，2017，（23）：12-13.

[6] 国家电网公司.Q/GDW553.1-2010基于以太网方式的无源光网络（EPON）系统第一部分：技术条件[S].北京：中国电力出版社，2010.