摘要：電力光纖到戶的發展使智能電網進入用戶終端成為現實。本文通過河南三門峽電力光纖到戶試點工程，闡述電力光纖到戶的必要性和發展趨勢，對電力光纖在智能小區的應用研究進行說明，通過智能用電小區的系統設計方案、社區信息服務系統的設計研究，加快了未來智能用電家居的建設，進而推動智能小區的發展。
關鍵詞：電力光纖到戶;智能小區;應用研究
目前電網廣泛應用的有全介質自承式光纜(ADSS)、光纖架空復合地線(OPGW)和光纖架空復合相線(OPPC)三大系列。2009年，電力光纖到戶關鍵技術取得重大突破，世界上第一條用于商業運營的光纖復合低壓電纜(OPLC)研制成功，它由國網信通公司自主研發，集光纜、電力輸電纜于一體，支持多種傳輸技術[1]。由于將電力輸電纜與光纜功能合二為一，光纖復合低壓電纜成功解決了制約寬帶網絡入戶的瓶頸問題，被譽為“最后一千米”問題的“終結者”。OPLC是光纖入戶的又一新革命，不同于OPGW、OPPC僅適用于電網內部建設，OPLC在誕生之初就被賦予更高使命--進入用戶端。
一 電力光纖到戶
電力光纖到戶(PFTTH)是指在低壓通信接入網中采用光纖復合低壓電纜(OPLC)，將光纖隨低壓電力線敷設，實現到表到戶，配合無源光網絡技術，承載用電信息采集、智能用電雙向交互、“三網融合”等業務[2]。電力光纖到戶實現了網絡基礎設施的共建共享，大幅度降低了“三網融合”成本，提高了網絡的綜合運營效率，特別在節能環保方面優勢明顯，可為居民降低能耗25%至30%，是構建節約型社會的重要手段。通過電力光纖到戶試點工程，探索智能小區、智能家居建設是提高社會信息化水平的有效途徑。
1 電力光纖到戶的必要性
(1)目前我國電力系統已建成世界上最大的、先進可靠的電力專用光纖通信網絡。但總體上又呈現“骨干網強、接入網弱”、“高端強，低端弱”的態勢，110kV以上骨干網基本實現100%光纖化;35kV及10kV中壓配電網僅僅50%光纖化;電網“最后一公里”的380V及220V用戶接入網光纖化率極低。就帶寬、容量、電磁兼容等方面來說，與電力線通信(PLC)、GPRS/CDMA無線通信等方式比較，電力光纖到戶是解決“最后一公里”接入，實現“一網通”的理想方式。
(2)一線四用將大大消除各類傳輸網絡造成的黑色污染，復合型電力導線絕對不會像PLC及其他技術那樣產生高頻電磁幅射，完全沒有EMC及可靠性等一系列錯綜復雜的技術問題和頻率管制問題。采用基于OPLC的PFTTH(電力光纖到戶)方案可以整合資源，避免重復建設，同時比傳統的電纜+光纜線路方案的網絡建設綜合成本降低40%左右;在實現電、水、煤氣等計量表信息的遠程采集和家居智能用電分析與控制同時，為用戶提供更加節能現代化的生活服務[3]。配合太陽能、風能等清潔能源應用的雙向互動，試點小區居民的平均生活能耗，可降低20%以上。
(3)只有光纖到戶才能夠真正實現智能變電站、智能電表、智能樓宇、智能家居等終端用戶的信息采集與互動化。智能電網為城市提供安全、可靠、優質的能源保障，提供經濟、便捷的服務，提供低碳發展的重要支撐，使智能城市實現的基礎。
2 電力光纖到戶展望
(1)目前我國線纜廠家研發和生產光纖復合低壓電纜的企業不多，主要原因在于同時具備電纜和光纜研發、融合、生產能力企業較少，并需要通過電網企業的入網認證。2010年，在國內大力拉動內需以及推廣3G建設、FTTH建設、三網融合、光纖到戶和電力光纖推廣等多重因素的影響下，中國的光纖光纜行業迎來了“爆炸性”增長，同時，新一輪的行業整合和投資高潮也拉開了序幕，我國光纖光纜產業發展的船只也從危機波浪中順利靠岸。
(2)國家電網公司從2010年開始對多個地區實施試點工程，電力光纖入戶試點或調研在各地將陸續推進，這將催生OPLC 新市場和提升EPON 設備需求，從而促進我國光纖產業的迅猛發展。
二 電力光纖進入小區
電力光纖到戶,進入居民小區作為一項創新性工程，國內外沒有先例可循。2010年河南電力光纖到戶試點工程選擇三門峽舒北和南陽中實駿景兩個新建小區，總規模1852戶，其中三門峽試點小區398戶、南陽試點小區1454戶，開展了承載電力信息內網的居民用電信息采集業務和滿足社會生活需求的信息外網“三網融合”業務建設工作，促進了智能電網用電環節各項業務的建設和發展。在試點工程的樣板間中，智能用電交互、智能物業、電動汽車充電樁管理、智能安防等部分智能小區和門禁、采光控制等部分智能家居的功能均已實現。用戶在家中充分享受到智能電網發展所帶來的更加便利和現代化的生活。
1 智能用電小區的實現
(1)智能用電小區是指通過先進、穩定的通訊網絡，建立電網公司與電力用戶的雙向互動渠道，實現對家用電器的用電信息采集和控制，完成分布式能源的科學利用，輔助水、氣表自動抄收，以及其他小區安防、增值服務，具有科學、智能、節能、人性等特點，同時提供智能用電服務，實現電網與客戶實時交互響應、增強電網綜合服務能力、提升服務水平[4]。智能用電小區是智能電網用電環節的重要組成部分，智能用電小區不僅是一次技術上的革新，更是一場家居生活方式的‘革命’。
(2)智能用電小區系統采用光纖復合低壓電纜和基于以太網方式的無源光網絡(EPON)技術，為電力系統量身打造了配電自動化、用電信息采集等一系列完備的解決方案[5]。EPON是一種點到多點結構的無源光纖接入技術，具有高帶寬(1.25Gbit/s)、長距離傳輸(20km)、環境適應性強等特性。目前35kV及以上變電站基本具備了MSTP/PTN等骨干光纖通信網絡，具備了向下延伸的網絡基礎，EPON可以滿足“全光通信”的建設需求。EPON可以組成星型、鏈型、環型、樹型、混合型等網絡結構，其靈活組網天然地吻合配用電網的分布式結構，并且可以根據現場需要靈活地更換光分路器或預留光纖資源實現新增監測節點的擴容[6]。EPON的技術及組網特點使其成為智能電網接入網建設的最佳技術選擇。EPON已經被國家電網列為智能電網配用電通信建設的主選技術，實現電力光纖入戶，實現電力網、廣電網、電信網、互聯網全新的“四網融合”。
2 小區系統設計方案
(1)電力光纖到戶試點工程中立足自身實際，開展各具特色的智能用電解決方案，智能用電小區業務系統總體上包含新能源的接入與管理、智能家居、遠程管理等幾大部分，它們之間相互配合和協作，共同構成一個有機的整體。
智能用電小區樣板間是本次光纖到戶試點工程的展示窗口，體現了“三網融合”為用戶帶來的增值服務，充分體現智能用電技術先進、經濟高效、服務多樣、靈活互動、友好開放的特征。主要提供業務功能包括：高速上網、話音、視頻通信、CATV以及智能用電等。
(2)系統通信拓撲設計方案
智能用電小區業務實現有賴于其通信拓撲結構的組成與技術實現方式，通信拓撲結構則是智能用電小區業務實現的基礎。試點工程中，用電信息采集系統和“三網融合”系統選用EPON技術的全光接入網。
戶內通信技術，比較常用的包括電力線載波PLC、RS-485總線、微功率無線射頻RF、基于ZigBee規范的網絡通信和Wi-Fi，各種組網技術特色不同。通過比較以上幾種不同技術的組網方案，設計采用基于ZigBee技術和家庭網關來組建戶內通信網絡;智能交互終端則是戶內通信網絡的核心。
(3)社區信息服務系統
建立社區寬帶網站，向社區用戶提供信息檢索、查詢、發布和導引等功能，可實現社區內音頻點播、視頻點播、電子圖書、電子商務等功能。社區管理中心服務器和社區管理PC共用1臺高性能計算機，智能交互終端、ONU接入光分配網絡為社區提供服務。
三 結論
智能電網是未來電網發展趨勢，國家電網公司積極開展輸電、變電、配電、用電等各領域智能技術研究，于2009年11月啟動“智能用電小區關鍵技術研究”項目。智能用電小區具有用電信息采集、雙向互動服務、分布式電源管理、電動汽車有序充電、智能家居等功能。
由電力光纖到戶的必要性和快速發展情況，說明智能電網在用戶終端發展的歷史必然。在河南電力光纖到戶試點工程的實施和實現部分智能家居功能的基礎上，通過智能用電小區的系統設計方案、社區信息服務系統的設計研究，進一步擴大智能用電服務范圍，加快未來智能用電家居、智能小區的建設，進而推動智能建筑、智能城市的發展。
【參考文獻】
【1】 劉洪進，楊紅蕾，韋祖國. 光纖復合低壓電纜(OPLC)的試制與應用淺析【J】. 現代傳輸，2011(02):35-37.
【2】 劉振亞.智能電網知識問答【M】.北京：中國電力出版社，2010:136.
【3】 章鹿華，王思彤，易忠林，等. 面向智能用電的家庭綜合能源管理系統的設計與實現【J】. 電測與儀表，2010(09):35-38
【4】 劉振亞.智能電網技術【M】.北京：中國電力出版社，2010:358.
【5】 楊盈昀，周靈，宋燕燕等.基于多網融合技術的信息化智能小區的設計與實現【J】. 中國科技博覽，2010(06):236.
【6】 潘佳文，沈益明. EPON光纖到小區組網方案分析【J】. 江蘇通信，2010(01):51-53
