電力光纖復(fù)合型網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)探討

1、電力光纖復(fù)合型網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)探討一、前言現(xiàn)代電力系統(tǒng)通信技術(shù)是電力工業(yè)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的重要技術(shù)基礎(chǔ)?？绱?區(qū)聯(lián)網(wǎng)的逐步實(shí)現(xiàn)，使得電力系統(tǒng)的規(guī)模越來越大，不同地區(qū)的資源通過 電網(wǎng)互聯(lián)得以合理有效的利用，發(fā)電各方通過互聯(lián)電網(wǎng)相互合作又相互競(jìng) 爭(zhēng)。電力系統(tǒng)生產(chǎn)和運(yùn)行的連續(xù)性、瞬時(shí)性和同時(shí)性，特別是全可控電力 系統(tǒng)的發(fā)展極大地增加了對(duì)電力系統(tǒng)實(shí)施遠(yuǎn)方控制、調(diào)整、監(jiān)視和操作的 范圍。電網(wǎng)控制中心的運(yùn)行人員必須面對(duì)眾多的、有時(shí)是互相矛盾的目標(biāo) 來做出決策，要在商業(yè)效益和電網(wǎng)安全的矛盾之間求得平衡，集系統(tǒng)運(yùn)行 與市場(chǎng)管理于一體。電力市場(chǎng)下的現(xiàn)代控制中心既是運(yùn)行指揮中心又是電 能交易中心，所處理的信息量和提供服務(wù)項(xiàng)目

2、的規(guī)模將是空前的。因此， 電網(wǎng)的通信系統(tǒng)必須時(shí)刻具備以極短時(shí)間傳送大量信息的能力，未來的電 力系統(tǒng)是一個(gè)基于信息互換而協(xié)調(diào)的時(shí)實(shí)決策系統(tǒng)。這樣就必須利用先進(jìn) 的信息通信技術(shù)和在線決策支持工具，為電力系統(tǒng)的生產(chǎn)運(yùn)行提供現(xiàn)代化 的決策手段。所以，現(xiàn)代電力通信是現(xiàn)代電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)、電網(wǎng)調(diào) 度自動(dòng)化系統(tǒng)、電力市場(chǎng)技術(shù)支持系統(tǒng)和電力工業(yè)信息管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)， 這就決定了電力通信網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)傳輸和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方面必須具有大容量、高 可靠、實(shí)時(shí)、安全、靈活的全面要求。如果要實(shí)現(xiàn)上述目的，現(xiàn)代電力通信必須是以光纖通信為主要解決手 段的現(xiàn)代通信系統(tǒng)。同時(shí)，也只有光纖特殊的電氣、電磁、通信特性才是 唯一能最經(jīng)濟(jì)、最

3、方便、高質(zhì)量的與電網(wǎng)技術(shù)集成和融合的最佳方案。下面就以近幾年來湖北省電力公司開展的“電力光纖復(fù)合型網(wǎng)絡(luò)”系統(tǒng)示范 工程進(jìn)行介紹。二、電力光纖復(fù)合型網(wǎng)絡(luò)的概念Power電力光纖復(fù)合型網(wǎng)絡(luò)就是基于電力網(wǎng)的光纖通信網(wǎng)。是把電力網(wǎng)的網(wǎng) 絡(luò)資源作為光纖網(wǎng)的運(yùn)行載體，通過一種帶光纖的電線、電纜和系列的電 光復(fù)合型設(shè)備，在輸配電工程建設(shè)時(shí)，低成本、很便捷的把光纖網(wǎng)絡(luò)覆蓋 到電力系統(tǒng)的每一個(gè)需要的位置，使電力系統(tǒng)的任何一個(gè)設(shè)備甚至每一個(gè) 傳感元件都能實(shí)現(xiàn)光纖連接（因?yàn)椋娋W(wǎng)系統(tǒng)必須有足夠的傳感器連接很 多的資產(chǎn)和很多的設(shè)備，以進(jìn)行需求的采集），因此電網(wǎng)的全程全網(wǎng)就有 了高質(zhì)量的通信能力。同時(shí)，這樣的復(fù)合型網(wǎng)絡(luò)

4、實(shí)現(xiàn)后，電力系統(tǒng)的光纖 也就隨著電網(wǎng)到了每個(gè)客戶的家里，實(shí)現(xiàn)“電力光纖到戶（PFTTH：fiber to the home ）”的終極網(wǎng)絡(luò)解決方案，使光纖通信技術(shù)與電力網(wǎng) 絡(luò)技術(shù)集成和融合為一體，服務(wù)于電網(wǎng)和全社會(huì)。（一） 網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)傳統(tǒng)的電力網(wǎng)、電話網(wǎng)、電視網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)，這四個(gè)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)非 常相似。特別是它們?cè)诔鞘小⑿^(qū)和進(jìn)入大樓、家庭、辦公室的設(shè)計(jì)施工 以及敷設(shè)形態(tài)上也是一致的，它們的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)完全一樣，它們的服務(wù) 對(duì)象也完全一樣，只是電力網(wǎng)的服務(wù)群體最大而已。所以，完全可以把傳 輸信息的三個(gè)網(wǎng)絡(luò)通過光纖網(wǎng)融合后與電力網(wǎng)復(fù)合成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。（由于光 纖通信技術(shù)已經(jīng)非常成熟，使得電話網(wǎng)、

5、電視網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)等所有的網(wǎng)絡(luò)業(yè) 務(wù)都可以復(fù)合到一根光纖上傳輸，這就是國(guó)家“十一五”規(guī)劃提出的“三 網(wǎng)融合”）二）電力光纖復(fù)合線纜新材料研制1電力線、纜是光纖最好的復(fù)合載體，是電網(wǎng)唯一的傳輸材料。在 國(guó)家基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)中，電力配電網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面是最大的，電力網(wǎng)作為電能輸送 的專用網(wǎng)絡(luò)，其建設(shè)質(zhì)量、機(jī)械強(qiáng)度、路權(quán)通道、安全經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)等都 是經(jīng)過科學(xué)規(guī)劃的。如果以電力光纖復(fù)合網(wǎng)來構(gòu)架一種集電信、電視和互 聯(lián)網(wǎng)的光纖復(fù)合型電網(wǎng)，將大大節(jié)省光纖網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的人力、物力、財(cái)力和 時(shí)間、空間。2光纖是唯一最好的信息傳輸材料。如果把傳輸數(shù)據(jù)信息的金屬媒 質(zhì)與電力線護(hù)套在一起，那是不行的。當(dāng)電力線流過工頻電流時(shí)，就會(huì)對(duì) 護(hù)

6、套在一起的其它金屬導(dǎo)線產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干擾，信息網(wǎng)絡(luò)將無法正常工 作。那么，只有光纖，它的傳輸容量大、質(zhì)量輕、體積小、成本低、抗腐 蝕、沒有電磁輻射、不被電磁干擾、傳輸衰耗小、雷電危害少等特性是金 屬導(dǎo)線無法相比的。而且，光纖通信增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)對(duì)數(shù)據(jù)格式、速率、波長(zhǎng) 和協(xié)議的透明性，放寬了對(duì)環(huán)境條件和供電等要求，簡(jiǎn)化了安裝和維護(hù)工 作，光纖通信是人們追求的最終目標(biāo)。同時(shí)，光傳輸和電能傳輸屬于兩種 不同類型的傳輸方式，相互沒有電磁干擾。同樣，光纖和電力線屬于兩種 不同類型的材料，復(fù)合在一起無需考慮相互的電氣絕緣問題。因此，只有 光纖才能與電力線復(fù)合成新的網(wǎng)絡(luò)傳輸材料。3復(fù)合的效果。（ 1）如果我們把一

7、根光纜和一根電力線簡(jiǎn)單護(hù)套在 一起的成本和體積理解為“ 1+1=2”的話，那么新型的“光纖復(fù)合電力線” 的成本和體積就是“ 1+1 0.8的部分就被節(jié)約了。因?yàn)榘?“光纖復(fù)合電力線”中的電力導(dǎo)線代替了光纖單元的加強(qiáng)保護(hù)件，外護(hù)套也只要一個(gè)，這樣就節(jié)約了大量的金屬、塑料等物質(zhì)材料。由于線材的合一，使網(wǎng)絡(luò)也全面合一，所以整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備、器件、產(chǎn)品、技術(shù)、服 務(wù)也全面復(fù)合為一，等等。使得產(chǎn)品的制造工時(shí)、材料用量、使用空間以 及網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)時(shí)間和成本獲得了全面的節(jié)約；（2）這種“光纖復(fù)合電力線”能夠很好的保護(hù)導(dǎo)線里面的光纖單元；（3）這種“光纖復(fù)合電力線”將所有的網(wǎng)絡(luò)建成了一條管線，所以，線路位置清晰

8、，檢測(cè)方便準(zhǔn)確，簡(jiǎn) 化了施工安裝工作。同時(shí)，也消除了城市上空各種線路像蜘蛛網(wǎng)一樣的視 覺污染；（ 4）由于光、電復(fù)合為一根導(dǎo)線傳輸，所以電能輸送到那里， 光纖也同時(shí)到那里，因此電網(wǎng)的每一個(gè)位置都可以實(shí)現(xiàn)低成本的光纖通 信。三、電力光纖復(fù)合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的示范工程2004年 2月和 2005年 9月先后建設(shè)了兩個(gè)電力光纖網(wǎng)絡(luò)的“四網(wǎng)合 一”示范工程，這是湖北省電力公司的科技項(xiàng)目，由公安縣供電公司與華 中科技大學(xué)合作完成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)由光線路終端設(shè)備（OLT、電光網(wǎng)絡(luò)交接設(shè)備（EONB、電光網(wǎng)絡(luò)終端（EONT、光纖復(fù)合電力線路、光（電）復(fù) 合接插器件組成。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)非常透明、簡(jiǎn)單、美觀，工程的全過程都以經(jīng) 濟(jì)、

9、便捷、高質(zhì)量為目標(biāo)。每一個(gè)客戶家里的EONT把物理的電路和光路解復(fù)后電路連接到家庭電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)電力供應(yīng)，光路通過光網(wǎng)絡(luò)單元（ ONU） 進(jìn)行數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換、加工、處理并與家庭各信息終端連接。每個(gè)EONT提供一個(gè)1000M Hz的有線電視接口（需要時(shí)還可以往下分支至多個(gè)接口，該 系統(tǒng)按每個(gè)家庭4臺(tái)電視機(jī)設(shè)計(jì)）；提供 2個(gè)IP數(shù)據(jù)接口（需要時(shí)可以 再擴(kuò)充接口），均為100Mbps上下行對(duì)稱傳輸，共計(jì)算機(jī)、IP電話或者 VOD和IPTV使用，另外提供2個(gè)普通電話接口。每個(gè)終端客戶都高質(zhì)量的 獲得了語音、有線電視、寬帶數(shù)據(jù)和電力四項(xiàng)主要服務(wù)， IP 電話和 IP 可 視電話主、被叫可靠，畫面及語音清晰流暢，

10、數(shù)據(jù)速率非常穩(wěn)定，電視節(jié) 目的收視效果非常清晰。同時(shí)，還實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力客戶遠(yuǎn)程電能的抄錄、計(jì) 量，對(duì)欠費(fèi)、過負(fù)荷、惡意用電、故障等狀態(tài)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)與遠(yuǎn)程控制。網(wǎng)絡(luò) 工程即滿足電力網(wǎng)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，又滿足了光纖網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的每一項(xiàng)技術(shù)參數(shù) 和工藝要求，光纖復(fù)合電力線的布放以及光（電）復(fù)合接插器件和相關(guān)光 纖器件都安裝在建筑物里面，只是在布線時(shí)光纖復(fù)合導(dǎo)線彎曲處的施工操 作稍加注意就行，除了光纖的熔接工作外，其它與傳統(tǒng)的電力線路施工和 電氣工程安裝方式基本一樣。而相對(duì)光纖網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)而言，管線施工基本 沒有了，只是節(jié)點(diǎn)位置的光纖接續(xù)工作仔細(xì)做好就行了。（一）光線路終端設(shè)備（ OLT）光線路終端設(shè)備（OLT提供與電

11、光網(wǎng)絡(luò)交接設(shè)備（EONB之間的光 接口，OLT 般位于中心局內(nèi)，提供傳送到電光網(wǎng)絡(luò)終端（EONT所需各種業(yè)務(wù)的手段。作為接入網(wǎng)的一端， OLT 的關(guān)鍵特征和功能包括： 1. 為 骨干WAN或者LAN的數(shù)據(jù)、語音、視頻及有線電視和電網(wǎng)信息化等綜合業(yè) 務(wù)提供接口； 2.網(wǎng)絡(luò)的G或T比特以太網(wǎng)接口； 3.交換或者路由；4. QoS 保證和SLA（業(yè)務(wù)級(jí)別允許）；5.流量集中。6.由于設(shè)備的體積小，可以 方便的安裝在配電室、柜里面。（二）光纖復(fù)合電力導(dǎo)線（ FOW單相兩線 4芯光纖復(fù)合電力線，也可以根據(jù)組網(wǎng)要求采用 3相 4線、 3相5線等光纖復(fù)合電線電纜，它為 OLT EONB EONT配電機(jī)房或者

12、配 電變壓器之間提供電能和光信號(hào)傳輸?shù)奈锢礞溌贰Ｔ搹?fù)合線是把電力導(dǎo)體 和光纖單元制造在一個(gè)結(jié)構(gòu)里的復(fù)合性線材，它的制造工藝、制造成本、 技術(shù)指標(biāo)、材料用量是考慮的重點(diǎn)。（ 三 ） 電光網(wǎng)絡(luò)交接箱（ EONJJ）EONJJ是網(wǎng)絡(luò)中各支路電能和光信號(hào)分配的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)OLT與EONT之間的聯(lián)接和交換。 同時(shí)， 對(duì)每一電氣支路的負(fù)荷進(jìn)行遠(yuǎn)程時(shí)實(shí)檢測(cè)、 控制、 抄錄和計(jì)量，對(duì)該處操作攝像，并將這些所有的信息通過光纖傳送到遠(yuǎn)方 的電力信息中心，是電網(wǎng)“最后一公里”中一個(gè)關(guān)鍵的信息節(jié)點(diǎn)。（四）電光網(wǎng)絡(luò)終端（ EONT）電光網(wǎng)絡(luò)終端（EONT連接以一個(gè)OLT為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的用戶側(cè)，EONT為 用戶數(shù)據(jù)、視頻、電話

13、和電力提供到“電力光纖網(wǎng)絡(luò)”的接口。EONT的最重要的功能就是將接收到的光信號(hào)格業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)換成用戶所需的格式（ Ethernet ， IP 廣播， POTS， T1 等）業(yè)務(wù)。四、電力光纖復(fù)合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的特點(diǎn)我們知道，網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)需要巨大的投資和存在很多建設(shè)中的 困難，電力線路和通信線路的工程建設(shè)主要是在野外和建筑物上。野外作 業(yè)受氣象條件、地理?xiàng)l件、工地環(huán)境等諸多因素的影響，野外立桿架線， 城區(qū)破路挖溝、地下管線建設(shè)等工作必須靠傳統(tǒng)人工與半機(jī)械協(xié)助方式完 成，沒有辦法較好的解決這些勞動(dòng)強(qiáng)度和作業(yè)成本。另外，這樣的建設(shè)工 程對(duì)城市的有關(guān)設(shè)施和農(nóng)民的田間作業(yè)、作物生長(zhǎng)造成了一定的損壞和影 響，這

14、些必須給予補(bǔ)償。即使這樣，農(nóng)民還是非常反對(duì)在他們的責(zé)任田里 架設(shè)這樣和那樣的各種線路。同時(shí)，城市空間資源的使用也受到了非常嚴(yán) 格的限制，城市管線使用的開銷也非常昂貴。當(dāng)社區(qū)、機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位 一旦建立，所有的各種線路就會(huì)蜂擁而至。幾個(gè)施工隊(duì)伍到處破路挖溝、 鑿洞打眼，建筑物內(nèi)布滿了各種線路，網(wǎng)絡(luò)的重復(fù)建設(shè)和資源浪費(fèi)十分嚴(yán) 重。因此，以上諸多因素給電信企業(yè)和網(wǎng)絡(luò)消費(fèi)者以及國(guó)家都帶來了很大 的成本和負(fù)擔(dān)。如果采用電光復(fù)合網(wǎng)絡(luò)方案來實(shí)現(xiàn)光纖通信，那就會(huì)使很 多困難和問題得到很好的解決甚至全面徹底的解決。（一） 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的成本及效益 電光復(fù)合網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生使電力網(wǎng)這一優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)資源獲得新的開發(fā)和

15、綜合再利用，電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值得到最大的發(fā)揮，也使電力和信息通信兩大 產(chǎn)業(yè)的物資資源、 技術(shù)資源、 時(shí)空資源等資源實(shí)現(xiàn)了集成整合、 共享互補(bǔ)。 因此，降低了整個(gè)光通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)、運(yùn)維和管理成本。同時(shí)，這種電光 復(fù)合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)給今后的電力網(wǎng)增加了新的產(chǎn)業(yè)功能和新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，提 升了電力網(wǎng)今后在學(xué)科理論、研發(fā)制造、建設(shè)運(yùn)行中的科技含量，也給目 前的PLC技術(shù)帶來了新的發(fā)展空間。其結(jié)果將產(chǎn)生一系列全新的實(shí)用性技 術(shù)、產(chǎn)品、工藝、標(biāo)準(zhǔn)和服務(wù)。（二）電光復(fù)合傳輸網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)“電力網(wǎng)絡(luò)”與“光纖網(wǎng)絡(luò)”復(fù)合成一個(gè)網(wǎng)是強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，各項(xiàng)技術(shù)指 標(biāo)隨著電光復(fù)合網(wǎng)絡(luò)的實(shí)用化和全業(yè)務(wù)化，使電、光兩大網(wǎng)絡(luò)所有的技術(shù) 優(yōu)勢(shì)得

16、到集成優(yōu)化、整合放大。所以，它可以與任何一種光通信網(wǎng)絡(luò)方案 的技術(shù)融合， 最容易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化。 隨同電力網(wǎng)工程一起， 無論是 PON 的、有源以太網(wǎng)的、還是 P2P的等各種光纖通信方案都能完全與電光復(fù)合網(wǎng)絡(luò)融為一體、全面兼容三）電網(wǎng)優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮與新的產(chǎn)業(yè)功能電力網(wǎng)的唯一性決定了它的自然壟斷特性和網(wǎng)絡(luò)覆蓋優(yōu)勢(shì)。人類社會(huì) 對(duì)電力的特別依賴決定了它的管線、路權(quán)、位置具有重要、優(yōu)先、獨(dú)占的 行業(yè)特點(diǎn)和社會(huì)特性。 人們工作、 學(xué)習(xí)和生活的每一個(gè)角落都有電的存在， 電網(wǎng)的無處不在使它的覆蓋面最大。因此，電光復(fù)合網(wǎng)絡(luò)有天然的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，它從研發(fā)到制造、到建設(shè)、 到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，從電站（或者機(jī)房）到線路、到分配、

17、到客戶終端，從使用 到服務(wù)、到維護(hù)管理，形成了一個(gè)完整而與眾不同的電力復(fù)合傳輸網(wǎng)絡(luò)系 統(tǒng)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外空白，大大的延長(zhǎng)了電網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)鏈。一旦電力光纖復(fù)合 網(wǎng)絡(luò)建成，電網(wǎng)自身所有的信息化業(yè)務(wù)就會(huì)全面實(shí)現(xiàn)，打造數(shù)字化電網(wǎng)、 信息化企業(yè)的“一強(qiáng)三優(yōu)”現(xiàn)代公司就有了進(jìn)一步的保證。同時(shí)，電網(wǎng)企業(yè)還可以為國(guó)家信息化事業(yè)出力。已經(jīng)擁有 6 項(xiàng)國(guó)家專利的“電力光纖到戶（PFTTH ”系統(tǒng)技術(shù)是目前全球正在啟動(dòng)的光纖到 戶（ FTTH ： fiber to the home）市場(chǎng)最好的網(wǎng)絡(luò)解決方案，是電網(wǎng)企業(yè)積極參與國(guó)家信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展和建設(shè)的最好技術(shù)手段，也為電網(wǎng)企業(yè)提供了 戰(zhàn)略性的產(chǎn)業(yè)儲(chǔ)備。它在使電網(wǎng)企業(yè)獲得新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)的同時(shí)，還為電 網(wǎng)企業(yè)獲得了新的產(chǎn)業(yè)地位。五、有關(guān)建議一是組織專家組對(duì) “電力光纖復(fù)合網(wǎng)絡(luò)” 系統(tǒng)技術(shù)的進(jìn)行可行性研究，做好國(guó)家項(xiàng)目的申報(bào)工作。二是做好各種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定和申報(bào)工作，充 分認(rèn)識(shí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)企業(yè)甚至對(duì)國(guó)家的特別重要性。三是盡快進(jìn)行實(shí)用化試點(diǎn)。六、結(jié)束語電力光纖復(fù)合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)技術(shù)的研究，就是要把電力網(wǎng)這一國(guó)家基礎(chǔ)設(shè) 施資源進(jìn)行新的功能幵發(fā)和充分的綜合利用，是“建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境 友好型社會(huì)”的重要舉措。把本來屬于國(guó)家、社會(huì)、人民的優(yōu)良資源讓它 再次造福人類和社會(huì)，這項(xiàng)工作是具有重大意義的，也是電力人的行業(yè)責(zé) 任、社會(huì)責(zé)任和歷史責(zé)任。電力光纖復(fù)合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)技術(shù)，實(shí)質(zhì)上就是電力線與