塑料光纖在泛在電力物聯網中的應用

鈕 彬

（國網六安供電公司，安徽 六安 237006）

0 引 言

如今，我國已經建成了先進的電力專用通信網絡，形成了以光纖通信為主，微波、載波和衛星通信等方式并存的通信格局。敷設電力光纖入戶，建立電力行業與用戶之間的交互功能，通過對家用電器設備的信息采集和控制實現泛在物聯，為廣大用電戶提供智能用電服務。其中，塑料光纖憑借自身優勢成為光纖入戶的重要載體。

1 塑料光纖的優勢

塑料光纖的纖芯與包層由新型材料組成。該材料為透明導光高分子聚合物，組成塑料光纖后形成了圓柱形的線性導光纖維。探究塑料光纖的特點與應用優勢，具體如下：（1）塑料光纖性價比高，安裝成本與維護成本低，安裝方便，工作人員可以用剪刀剪切，不需要熔接處理；（2）塑料光纖的重量較輕，韌性好，耐壓高，有著較好的可靠性；（3）塑料光纖屬于冷光源、無紫外線，不會加速貴重物品的老化；（4）塑料光纖具有良好的耦合性和導光能力，可光電分離，用于易燃易爆場合，安全可靠；（5）使用塑料光纖不會有電磁波輻射困擾，居民不會受到電噪聲影響，且塑料光纖有著較強的抗干擾能力和保密性，使用起來十分安全；（6）應用塑料光纖后大范圍節省了銅線資源，節能又環保；（7）用于光纖顯示，具有光損小、亮度高、色度飽滿、圖像清晰、耗電低、易回收以及使用壽命長等特點[1]。

2 塑料光纖在泛在電力物聯網中的應用

塑料光纖技術的發展，推動了泛在電力物聯網建設進程，并在以下內容中得到體現。（1）應用塑料光纖實現用電信息采集。應用光纖復合電纜和無源光通信技術，實現塑料光纖到戶、光纖到表。人們在試點小區內安裝智能光纖表與信息采集設備，能夠建立智能用電信息采集系統。（2）應用塑料光纖通信實現電網與客戶雙向互動。在各個智能用電小區內，憑借塑料光纖的優勢建立自助用電服務重點和智能交互終端，可以有效實現住戶的用電信息交互。用戶可以通過該系統完成繳費，并根據系統提示了解當前的最新電價消息，拉近了用戶與電力企業的聯系。（3）應用塑料光纖實現“三網融合”。智能小區或者建筑物中，應用塑料光纖復合電纜與通信網路設備，真正意義上實現了“三網融合”服務。（4）應用塑料光纖實現電動汽車充電管控。智能用電小區與建筑物中會有電動汽車充電樁、充電管理系統等裝置，充電樁中包含智能電能表、費率以及智能監控裝置等，可通過塑料光纖實現了對電動車充電的有效管控。（5）應用塑料光纖實現分布式電源管控。智能用電小區與建筑中會有分布式電源和儲能設備，同時配備了分布式電源監控終端與智能電能表，通過智能管理系統可對這些設備展開管理[2]。

3 塑料光纖在泛在電力物聯網的應用前景與發展趨勢

3.1 智能光纖通信

塑料光纖是由高透明聚合物如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯作為芯層材料，PMMA、氟塑料等作為皮層材料的一類光纖。不同的材料具有不同的光衰減性能和溫度應用范圍。泛在電力物聯網指的是在互聯網信息背景下，充分應用移動互聯、人工智能等現代信息技術和先進通信技術，實現電力系統各個環節萬物互聯、人機交互，達到狀態全面感知、信息高效處理、應用便捷靈活的目標。其中，關鍵之一在于電力通信終端接入網的建設，而在接入網側布放塑料光纖，可以快速實現光纖入戶，并成功替代過去的銅線達到“光進銅退”，同時通過將家中的電視、電話、冰箱、空調以及熱水器等家用電器連接共同形成家庭智能控制網絡。此外，塑料光纖能夠將建筑物內各種電器終端和計算機網絡終端相連接，形成完整的智能網絡通信系統，使數據得到高效傳輸，并達到遠程辦公的目的。

3.2 電力光纖入戶

塑料光纖能夠在100 m內進行短距離傳輸，彰顯其良好的性能。塑料光纖有著傳輸速度快、重量輕、帶寬高、抗干擾能力強以及韌性高的特點。與傳統的石英光纖和銅線相比，智能電網通信背景下，塑料光纖的應用優勢更加顯著。隨著“光進銅退”趨勢的深入，全光纖傳輸將成為智能電網的未來發展趨勢，而塑料光纖則將在其中發揮巨大潛力。如果是遠距離傳輸，石英光纖的衰減較小，但是石英光纖材料易破碎且無法小角度彎折，布線時比較困難，鋪設時需要專業人員進行。相比之下，塑料光纖有效解決了這些問題。塑料光纖直徑可以達到石英光纖的50倍，安裝成本卻只是石英光纖的1/10，且連接費用低，能夠有效降低塑料光纖后期維護成本。塑料光纖的出現為“三網融合”提供了幫助，使電力光纖成為“三網融合”的載體。

2011年沈陽八王寺圣水源小區成為電力光纖的試點小區。在智能交互終端操作系統應用下，人們可以憑借“智能電網”的技術優勢，通過觸摸9英寸屏幕對室內的電器設備進行操控。空調打開的同時，廚房的電飯煲、音響設備和熱水器可以同時打開。此外，智能電網還給人們帶來了就醫和點餐服務。一旦家中有外人非法進入或者煤氣泄漏，室內塑料光纖連接下的安防系統會與物業管理系統取得聯系，并向物業管理系統發送報警信息，通過APP或者短信告知業主。電力光纖入戶的投入不大，但是能夠為住戶降低30%左右的能源消耗。隨后，全國各地開始建設塑料光纖應用下的智能小區[3]。

3.3 智能家居

隨著光纖到戶的深入，智能家居被人們普遍認可。智能用電小區樓宇或樣板房中，人們安裝了智能插座、智能家電和交互終端設備，推動了智能家居的發展。該舉措也可以滿足國家建設部的高配規定要求。光纖到戶是我國智能電網與用戶展開互動的關鍵性技術與通信的路徑。塑料光纖在智能家居中的應用實現了智能用電與用戶的交互、信息采集、智能家居電器設備與能效管理，還為我國電力能源的節能減排提供了可靠的技術保障。

為了實現電力信息的實時交互功能，用戶端終端設備通信要擁有足夠的帶寬，而將光纖延伸到住戶可以為智能家居提供信息高速傳輸渠道。電力光纖導入網絡接入能力可以達到32 Mb/s。在實現智能電網建設發展需求的基礎上，電力行業還可以應用剩余的帶寬進行“三網融合”建設，推動公共網絡平臺的發展，讓互聯網行業和廣播電視傳媒行業進入智能家居，在塑料光纖的應用下共同為智能小區住戶提供信息化服務。

電能表與采集器通信應用了RS-485通信協議，同時RS-485銅線可以作為其中的傳輸介質，在電能表內配置塑料光纖接口，充分展示電能表的通信能力、高隔離電壓、防電磁干擾與抗雷擊等優勢，實現塑料光纖技術下智能小區電能表數據采集的高性能網絡分布。未來，塑料光纖通信技術還會應用于工業自動化，加深智能電網的建設。

4 結 論

隨著我國通信技術的發展，大帶寬、低時延與高可靠性等通信指標不斷提升，而塑料光纖在智能配、用電場景中相比其他各類通信方式中優勢明顯。通過布放塑料光纖，能夠實現各類電網終端側信息在線監測，滿足各類系統對通信通道大帶寬、低時延與高可靠性的要求，有力推動了智能電網和泛在電力物聯網的建設。