电力光纤到户在智能小区的应用研究
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摘要：电力光纤到户的发展使智能电网进入用户终端成为现实。本文通过河南三门峡电力光纤到户试点工程，阐述电力光纤到户的必要性和发展趋势，对电力光纤在智能小区的应用研究进行说明，通过智能用电小区的系统设计方案、社区信息服务系统的设计研究，加快了未来智能用电家居的建设，进而推动智能小区的发展。
关键词：电力光纤到户；智能小区；应用研究
目前电网广泛应用的有全介质自承式光缆（ADSS）、光纤架空复合地线（OPGW）和光纤架空复合相线（OPPC）三大系列。2009年，电力光纤到户关键技术取得重大突破，世界上第一条用于商业运营的光纤复合低压电缆（OPLC）研制成功，它由国网信通公司自主研发，集光缆、电力输电缆于一体，支持多种传输技术［1］。由于将电力输电缆与光缆功能合二为一，光纤复合低压电缆成功解决了制约宽带网络入户的瓶颈问题，被誉为“最后一千米”问题的“终结者”。OPLC是光纤入户的又一新革命，不同于OPGW、OPPC仅适用于电网内部建设，OPLC在诞生之初就被赋予更高使命--进入用户端。
一 电力光纤到户
电力光纤到户（PFTTH）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［2］。电力光纤到户实现了网络基础设施的共建共享，大幅度降低了“三网融合”成本，提高了网络的综合运营效率，特别在节能环保方面优势明显，可为居民降低能耗25%至30%，是构建节约型社会的重要手段。通过电力光纤到户试点工程，探索智能小区、智能家居建设是提高社会信息化水平的有效途径。
1 电力光纤到户的必要性
（1）目前我国电力系统已建成世界上最大的、先进可靠的电力专用光纤通信网络。但总体上又呈现“骨干网强、接入网弱”、“高端强，低端弱”的态势，110kV以上骨干网基本实现100%光纤化；35kV及10kV中压配电网仅仅50%光纤化；电网“最后一公里”的380V及220V用户接入网光纤化率极低。就带宽、容量、电磁兼容等方面来说，与电力线通信（PLC）、GPRS/CDMA无线通信等方式比较，电力光纤到户是解决“最后一公里”接入，实现“一网通”的理想方式。
（2）一线四用将大大消除各类传输网络造成的黑色污染，复合型电力导线绝对不会像PLC及其他技术那样产生高频电磁幅射，完全没有EMC及可靠性等一系列错综复杂的技术问题和频率管制问题。采用基于OPLC的PFTTH（电力光纤到户）方案可以整合资源，避免重复建设，同时比传统的电缆+光缆线路方案的网络建设综合成本降低40%左右；在实现电、水、煤气等计量表信息的远程采集和家居智能用电分析与控制同时，为用户提供更加节能现代化的生活服务［3］。配合太阳能、风能等清洁能源应用的双向互动，试点小区居民的平均生活能耗，可降低20%以上。
（3）只有光纤到户才能够真正实现智能变电站、智能电表、智能楼宇、智能家居等终端用户的信息采集与互动化。智能电网为城市提供安全、可靠、优质的能源保障，提供经济、便捷的服务，提供低碳发展的重要支撑，使智能城市实现的基础。
2 电力光纤到户展望
（1）目前我国线缆厂家研发和生产光纤复合低压电缆的企业不多，主要原因在于同时具备电缆和光缆研发、融合、生产能力企业较少，并需要通过电网企业的入网认证。2010年，在国内大力拉动内需以及推广3G建设、FTTH建设、三网融合、光纤到户和电力光纤推广等多重因素的影响下，中国的光纤光缆行业迎来了“爆炸性”增长，同时，新一轮的行业整合和投资高潮也拉开了序幕，我国光纤光缆产业发展的船只也从危机波浪中顺利靠岸。
（2）国家电网公司从2010年开始对多个地区实施试点工程，电力光纤入户试点或调研在各地将陆续推进，这将催生OPLC 新市场和提升EPON 设备需求，从而促进我国光纤产业的迅猛发展。
二 电力光纤进入小区
电力光纤到户,进入居民小区作为一项创新性工程，国内外没有先例可循。2010年河南电力光纤到户试点工程选择三门峡舒北和南阳中实骏景两个新建小区，总规模1852户，其中三门峡试点小区398户、南阳试点小区1454户，开展了承载电力信息内网的居民用电信息采集业务和满足社会生活需求的信息外网“三网融合”业务建设工作，促进了智能电网用电环节各项业务的建设和发展。在试点工程的样板间中，智能用电交互、智能物业、电动汽车充电桩管理、智能安防等部分智能小区和门禁、采光控制等部分智能家居的功能均已实现。用户在家中充分享受到智能电网发展所带来的更加便利和现代化的生活。
1 智能用电小区的实现
（1）智能用电小区是指通过先进、稳定的通讯网络，建立电网公司与电力用户的双向互动渠道，实现对家用电器的用电信息采集和控制，完成分布式能源的科学利用，辅助水、气表自动抄收，以及其他小区安防、增值服务，具有科学、智能、节能、人性等特点，同时提供智能用电服务，实现电网与客户实时交互响应、增强电网综合服务能力、提升服务水平［4］。智能用电小区是智能电网用电环节的重要组成部分，智能用电小区不仅是一次技术上的革新，更是一场家居生活方式的‘革命’。
（2）智能用电小区系统采用光纤复合低压电缆和基于以太网方式的无源光网络（EPON）技术，为电力系统量身打造了配电自动化、用电信息采集等一系列完备的解决方案［5］。EPON是一种点到多点结构的无源光纤接入技术，具有高带宽（1.25Gbit/s）、长距离传输（20km）、环境适应性强等特性。目前35kV及以上变电站基本具备了MSTP/PTN等骨干光纤通信网络，具备了向下延伸的网络基础，EPON可以满足“全光通信”的建设需求。EPON可以组成星型、链型、环型、树型、混合型等网络结构，其灵活组网天然地吻合配用电网的分布式结构，并且可以根据现场需要灵活地更换光分路器或预留光纤资源实现新增监测节点的扩容［6］。EPON的技术及组网特点使其成为智能电网接入网建设的最佳技术选择。EPON已经被国家电网列为智能电网配用电通信建设的主选技术，实现电力光纤入户，实现电力网、广电网、电信网、互联网全新的“四网融合”。
2 小区系统设计方案
（1）电力光纤到户试点工程中立足自身实际，开展各具特色的智能用电解决方案，智能用电小区业务系统总体上包含新能源的接入与管理、智能家居、远程管理等几大部分，它们之间相互配合和协作，共同构成一个有机的整体。
智能用电小区样板间是本次光纤到户试点工程的展示窗口，体现了“三网融合”为用户带来的增值服务，充分体现智能用电技术先进、经济高效、服务多样、灵活互动、友好开放的特征。主要提供业务功能包括：高速上网、话音、视频通信、CATV以及智能用电等。
（2）系统通信拓扑设计方案
智能用电小区业务实现有赖于其通信拓扑结构的组成与技术实现方式，通信拓扑结构则是智能用电小区业务实现的基础。试点工程中，用电信息采集系统和“三网融合”系统选用EPON技术的全光接入网。
户内通信技术，比较常用的包括电力线载波PLC、RS-485总线、微功率无线射频RF、基于ZigBee规范的网络通信和Wi-Fi，各种组网技术特色不同。通过比较以上几种不同技术的组网方案，设计采用基于ZigBee技术和家庭网关来组建户内通信网络；智能交互终端则是户内通信网络的核心。
（3）社区信息服务系统
建立社区宽带网站，向社区用户提供信息检索、查询、发布和导引等功能，可实现社区内音频点播、视频点播、电子图书、电子商务等功能。社区管理中心服务器和社区管理PC共用1台高性能计算机，智能交互终端、ONU接入光分配网络为社区提供服务。
三 结论
智能电网是未来电网发展趋势，国家电网公司积极开展输电、变电、配电、用电等各领域智能技术研究，于2009年11月启动“智能用电小区关键技术研究”项目。智能用电小区具有用电信息采集、双向互动服务、分布式电源管理、电动汽车有序充电、智能家居等功能。
由电力光纤到户的必要性和快速发展情况，说明智能电网在用户终端发展的历史必然。在河南电力光纤到户试点工程的实施和实现部分智能家居功能的基础上，通过智能用电小区的系统设计方案、社区信息服务系统的设计研究，进一步扩大智能用电服务范围，加快未来智能用电家居、智能小区的建设，进而推动智能建筑、智能城市的发展。
【参考文献】
刘洪进，杨红蕾，韦祖国. 光纤复合低压电缆(OPLC)的试制与应用浅析【J】. 现代传输，2011（02）:35-37.
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章鹿华，王思彤，易忠林，等. 面向智能用电的家庭综合能源管理系统的设计与实现【J】. 电测与仪表，2010（09）:35-38
刘振亚.智能电网技术【M】.北京：中国电力出版社，2010:358.
杨盈昀，周灵，宋燕燕等.基于多网融合技术的信息化智能小区的设计与实现【J】. 中国科技博览，2010（06）:236.
潘佳文，沈益明. EPON光纤到小区组网方案分析【J】. 江苏通信，2010（01）:51-53
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