塑料光纤在泛在电力物联网中的应用

钮 彬

（国网六安供电公司，安徽 六安 237006）

0 引 言

如今，我国已经建成了先进的电力专用通信网络，形成了以光纤通信为主，微波、载波和卫星通信等方式并存的通信格局。敷设电力光纤入户，建立电力行业与用户之间的交互功能，通过对家用电器设备的信息采集和控制实现泛在物联，为广大用电户提供智能用电服务。其中，塑料光纤凭借自身优势成为光纤入户的重要载体。

1 塑料光纤的优势

塑料光纤的纤芯与包层由新型材料组成。该材料为透明导光高分子聚合物，组成塑料光纤后形成了圆柱形的线性导光纤维。探究塑料光纤的特点与应用优势，具体如下：（1）塑料光纤性价比高，安装成本与维护成本低，安装方便，工作人员可以用剪刀剪切，不需要熔接处理；（2）塑料光纤的重量较轻，韧性好，耐压高，有着较好的可靠性；（3）塑料光纤属于冷光源、无紫外线，不会加速贵重物品的老化；（4）塑料光纤具有良好的耦合性和导光能力，可光电分离，用于易燃易爆场合，安全可靠；（5）使用塑料光纤不会有电磁波辐射困扰，居民不会受到电噪声影响，且塑料光纤有着较强的抗干扰能力和保密性，使用起来十分安全；（6）应用塑料光纤后大范围节省了铜线资源，节能又环保；（7）用于光纤显示，具有光损小、亮度高、色度饱满、图像清晰、耗电低、易回收以及使用寿命长等特点[1]。

2 塑料光纤在泛在电力物联网中的应用

塑料光纤技术的发展，推动了泛在电力物联网建设进程，并在以下内容中得到体现。（1）应用塑料光纤实现用电信息采集。应用光纤复合电缆和无源光通信技术，实现塑料光纤到户、光纤到表。人们在试点小区内安装智能光纤表与信息采集设备，能够建立智能用电信息采集系统。（2）应用塑料光纤通信实现电网与客户双向互动。在各个智能用电小区内，凭借塑料光纤的优势建立自助用电服务重点和智能交互终端，可以有效实现住户的用电信息交互。用户可以通过该系统完成缴费，并根据系统提示了解当前的最新电价消息，拉近了用户与电力企业的联系。（3）应用塑料光纤实现“三网融合”。智能小区或者建筑物中，应用塑料光纤复合电缆与通信网路设备，真正意义上实现了“三网融合”服务。（4）应用塑料光纤实现电动汽车充电管控。智能用电小区与建筑物中会有电动汽车充电桩、充电管理系统等装置，充电桩中包含智能电能表、费率以及智能监控装置等，可通过塑料光纤实现了对电动车充电的有效管控。（5）应用塑料光纤实现分布式电源管控。智能用电小区与建筑中会有分布式电源和储能设备，同时配备了分布式电源监控终端与智能电能表，通过智能管理系统可对这些设备展开管理[2]。

3 塑料光纤在泛在电力物联网的应用前景与发展趋势

3.1 智能光纤通信

塑料光纤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为芯层材料，PMMA、氟塑料等作为皮层材料的一类光纤。不同的材料具有不同的光衰减性能和温度应用范围。泛在电力物联网指的是在互联网信息背景下，充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术和先进通信技术，实现电力系统各个环节万物互联、人机交互，达到状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活的目标。其中，关键之一在于电力通信终端接入网的建设，而在接入网侧布放塑料光纤，可以快速实现光纤入户，并成功替代过去的铜线达到“光进铜退”，同时通过将家中的电视、电话、冰箱、空调以及热水器等家用电器连接共同形成家庭智能控制网络。此外，塑料光纤能够将建筑物内各种电器终端和计算机网络终端相连接，形成完整的智能网络通信系统，使数据得到高效传输，并达到远程办公的目的。

3.2 电力光纤入户

塑料光纤能够在100 m内进行短距离传输，彰显其良好的性能。塑料光纤有着传输速度快、重量轻、带宽高、抗干扰能力强以及韧性高的特点。与传统的石英光纤和铜线相比，智能电网通信背景下，塑料光纤的应用优势更加显著。随着“光进铜退”趋势的深入，全光纤传输将成为智能电网的未来发展趋势，而塑料光纤则将在其中发挥巨大潜力。如果是远距离传输，石英光纤的衰减较小，但是石英光纤材料易破碎且无法小角度弯折，布线时比较困难，铺设时需要专业人员进行。相比之下，塑料光纤有效解决了这些问题。塑料光纤直径可以达到石英光纤的50倍，安装成本却只是石英光纤的1/10，且连接费用低，能够有效降低塑料光纤后期维护成本。塑料光纤的出现为“三网融合”提供了帮助，使电力光纤成为“三网融合”的载体。

2011年沈阳八王寺圣水源小区成为电力光纤的试点小区。在智能交互终端操作系统应用下，人们可以凭借“智能电网”的技术优势，通过触摸9英寸屏幕对室内的电器设备进行操控。空调打开的同时，厨房的电饭煲、音响设备和热水器可以同时打开。此外，智能电网还给人们带来了就医和点餐服务。一旦家中有外人非法进入或者煤气泄漏，室内塑料光纤连接下的安防系统会与物业管理系统取得联系，并向物业管理系统发送报警信息，通过APP或者短信告知业主。电力光纤入户的投入不大，但是能够为住户降低30%左右的能源消耗。随后，全国各地开始建设塑料光纤应用下的智能小区[3]。

3.3 智能家居

随着光纤到户的深入，智能家居被人们普遍认可。智能用电小区楼宇或样板房中，人们安装了智能插座、智能家电和交互终端设备，推动了智能家居的发展。该举措也可以满足国家建设部的高配规定要求。光纤到户是我国智能电网与用户展开互动的关键性技术与通信的路径。塑料光纤在智能家居中的应用实现了智能用电与用户的交互、信息采集、智能家居电器设备与能效管理，还为我国电力能源的节能减排提供了可靠的技术保障。

为了实现电力信息的实时交互功能，用户端终端设备通信要拥有足够的带宽，而将光纤延伸到住户可以为智能家居提供信息高速传输渠道。电力光纤导入网络接入能力可以达到32 Mb/s。在实现智能电网建设发展需求的基础上，电力行业还可以应用剩余的带宽进行“三网融合”建设，推动公共网络平台的发展，让互联网行业和广播电视传媒行业进入智能家居，在塑料光纤的应用下共同为智能小区住户提供信息化服务。

电能表与采集器通信应用了RS-485通信协议，同时RS-485铜线可以作为其中的传输介质，在电能表内配置塑料光纤接口，充分展示电能表的通信能力、高隔离电压、防电磁干扰与抗雷击等优势，实现塑料光纤技术下智能小区电能表数据采集的高性能网络分布。未来，塑料光纤通信技术还会应用于工业自动化，加深智能电网的建设。

4 结 论

随着我国通信技术的发展，大带宽、低时延与高可靠性等通信指标不断提升，而塑料光纤在智能配、用电场景中相比其他各类通信方式中优势明显。通过布放塑料光纤，能够实现各类电网终端侧信息在线监测，满足各类系统对通信通道大带宽、低时延与高可靠性的要求，有力推动了智能电网和泛在电力物联网的建设。