塑料光纤技术与远传抄表系统的融合应用

塑料光纤技术与远传抄表系统的融合应用

孙航董天强梁丹丹张鸷汤翎艺

（贵阳供电局550000）

摘要：在电力通信的研究领域中，智能抄表系统是一项重点的内容。通过塑料光纤进行的新一代智能抄表系统，能够提高电力通信网络的可靠性。光纤应用标准和传输安全等问题的研究，使智能抄表系统进入到实用化发展阶段。同时，通过相关产品的具体应用，能够实现远传抄表系统的融合发展。本研究是基于塑料光纤的新一代智能抄表技术的相关问题，远传抄表系统的融合应用，来解决电力系统智能抄表的相关技术。文章从远程抄表的基本情况入手，分析阐述了通过塑料光纤技术的应用，实现了电信业务的数据化发展，使电网建设能够以智能化发展为主体要求，通过现代通信技术实现远传抄表系统的多渠道快速应用。

关键词：塑料光纤技术；远传抄表系统；技术标准；设计与实现

前言

远传抄表系统的应用是伴随着通信技术的发展而不断进步的。在电力系统智能化发展的背景和前提下，电力行业的发展经历了重大的改革。智能远程电表与传统电表相比之下拥有的最大的特点是拥有了通信功能的新型服务，可以使电能的用户更好的节能，提高供电质量。塑料光纤智能抄表系统改变了传统的抄表思路，是以高速可靠而低成本的塑料光纤作为传输的介质，避免了电磁场的干扰，提高了抄表的成功率，实现了抄表周期的规律性。塑料光纤智能抄表系统是一个可靠的智能抄表方案，能够为远传抄表提供百分之百的基础支撑。塑料光纤在远程抄表系统中的具体应用，可以体现在智能电力抄表智能小区的应用，家居智能化的应用，办公自动化，工控网络化，车载通信网络的应用，信网的数据传输的应用等。而塑料光纤技术对远传抄表系统的融合发展，体现了电力发展与通讯技术的高度融合，标志着科技发展领域的技术共通性发展方向。

一、塑料光纤的特质与应用

（一）塑料光纤的发展

塑料光纤（POF）是由高透明聚合物如聚苯乙烯（PS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚碳酸酯（PC）作为芯层材料，PMMA、氟塑料等作为皮层材料的一类光纤（光导纤维）。不同的材料具有不同的光衰减性能和温度应用范围。塑料光纤不但可用于接入网的最后100～1000米，也可以用于各种汽车、飞机、等运载工具上，是优异的短距离数据传输介质。塑料光纤是20世纪60年代美国杜邦公司首次发明的，在塑料光纤发明以后，塑料光纤的应用逐渐扩大。塑料光纤在650nm的波长处，损耗降低到20ms，由于，在可见光区内基本不存在，可以延伸到1500波长的范围内，强度也小于1M，这就被专家发现塑料光纤具有很大的挖掘潜力。在近年来的塑料光纤发展中，单体为主要原材料，通过离心技术使塑料光纤能够实现极宽的带宽。塑料光纤在国内的发展是采用了IGP技术，制备了渐变型的塑料光纤。近年来塑料光纤的发展以日本的技术为优先推荐，日本开发出的氟化聚酰亚胺材料，能够实现红外光内较高的透射性，同时还具有折射率，可调耐热和耐湿的优点。塑料光纤具有明显的优势，材质柔软，更耐破坏，有一定的拉伸强度。塑料光纤具有大直径和数值孔径光传导的能力比较强，而且塑料光纤的成本很低，塑料光纤在切割不限年级，抛光和其他加工上更加容易，而且塑料光纤不产生辐射，不受电磁干扰和无线电频率的干扰和噪音的影响，通过塑料光纤进行传输没有可能被窃听，这样塑料光纤的安全程度就会较高。塑料光纤在网络通讯的应用中，能够使网络的运行更加稳定。

（二）塑料光纤的通信应用

塑料光纤在通信领域的应用是从90年代开始的。通信技术开始了快速发展，移动通信，卫星传输和光纤通讯，使通信变得更加高速大容量和数字化。光纤通讯的各种标准纷纷制定，以美国最先提出了信息高速公路的构想，在国家信息基础建设过程中，各个国家都开始了信息建设的计划。光纤网络实现了大容量业务取得了发展，在快速发展的过程中，光纤使通讯技术更加快速，实现了家庭和办公的智能网络化发展。塑料光纤具有大直径和数值孔径，比同类的传输介质有更强的带宽能力。例如两根塑料光纤的传输速率就是八根铜丝的传播速度和容量，而铜丝的价格较高，但是，塑料光纤的成本较低，那么在实施三网融合的战略中，塑料光纤就强化了网络建设的产业化发展。光纤是一个国家宽带的未来，对光器件，光纤光缆的行业有很大的促进作用。我国信息化产业发展的过程中，光纤用户短时间内，就得到了大数量的发展，据国家信息产业部电信研究院信息所的统计和预测，未来5-10年内，全球的光纤接入市场将迅速增长，用于光纤到户的资本将从今年的50亿美元增长到228亿美元，其中亚太地区的资本支出为120亿美元。中国和印度将成为发展最快的国家，估计中国的光纤到户投资将占亚太地区的1/3。可见塑料光纤在电信网络上的发展起到了升级作用，光纤用户对市场价值的贡献逐渐巨大。

（三）塑料光纤的智能抄表特质

在抄表系统的发展中，传统的抄表技术是载波电力抄表技术，但是在载波电力抄表技术容易出现严重的数据漏抄现象，无法满足电力系统高度可靠的要求。在国家智能电网建设发展过程中，载波抄表系统受设备的限制容易受到电磁的干扰。在出现电高峰的时候抄表系统不稳定，很多公司都无法保证抄表系统的通信能力。电网对通信系统的要求很高，如果通信技术无法达到要求，那么就无法体现智能电网发展的低成本和高效率的要求。通过塑料光纤实现光纤到户的应用，使智能抄表的工作更加简便。塑料光纤高，速度高，宽带高性能，而且塑料光纤能够抗干扰，防雷电，还更容易安装，其材质的特点实现了保密性强的特点，除了光纤实现了，语音图像数据信息的高速传输，塑料光纤可以替代铜线，能够与实验光线配合，实现用户终端的智能化发展。在智能电网的战略发展要求下，通过塑料光纤进行智能抄表，能够使行业实现环保和可靠产品的应用，塑料光纤的智能抄表特质是电网发展高要求的重要体现。

图1、塑料光纤集抄系统和其他抄表通信方式对比

二、远传抄表技术的实际情况

（一）低压电力线窄带载波技术

在现阶段，国家电网公司采用的远程抄表系统的通信技术，主要是低压电力线窄带载波通讯技术，这种技术有一定的优势，也存在一定的弊端。例如，电费控制的功率低，而且信息的一次采集成功率较低，那么供电稳定性和抄表计费的准确性就会受到影响。低压电力线窄带载波技术使用的是低压电力线。作为传输介质的电力线并不是专门用于传输数据的。他的通讯质量锁定了线上的阻抗和噪声影响较大，配电变压器对电力线载波信号有阻隔作用，这就导致了多台变压器之间信号会出现互相影响，那么当电负荷重时，线路阻抗小，载波信号就会出现衰弱的现象。这就不利于远程抄表技术的实际应用。远传抄表的实际目标要求数据的高精准，才能够更好的核定电力应用的实际情况，如果远程抄表系统无法实现技术和设备之间的高度融合，就会导致远程抄表系统的效能降低，使供电情况，电力质量和电费计算等方面存在巨大的误差，在智能电网的发展建设中，没有强大的技术作为支撑，就会导致供电系统出现不稳定现象。

（二）系统执行标准

远传抄表系统的系统执行标准主要是信息技术设备，抗扰度限值和测量的方法，爆炸性气体环境，用电气设备的通用要求，住宅远程抄表系统，数据专线传输，在系统容量中，每个无线集中器管理本集中器信号覆盖范围内，要包含所有的无线表终端，通讯接口上管理计算机集中器，采用的是中功率无线通讯，集中器互表，采用的是微功率无线通讯，通讯距离上管理计算机集中器，空旷地可达到3000米，集中用户的空旷地可达到800米，通讯速率以2400、4800、9600bps可选（常用2400）；为主要的要求，工作方式，实施的是连续或者非连续的方法，工作电压，工作电压：AC220VK20%50K1Hz，采集器功耗：≤10W，工作环境：-25°C～+70°CRH<=93%从系统执行标准可以看出，全抄表系统需要执行标准化的管理，才能够使供电系统更加稳定，其中对信号的要求和技术设备稳定性的要求较高。

（三）存在的主要问题

远传抄表系统多数采用的是总线通信技术，主要的特点是使用铜线作为传输介质，还需要另外铺设线缆，铜线容易受到电磁场的干扰，稳定性弱，对铜线需要实施层层保护，才能够实现数据传输的准确性，在实际执行的过程中，系统执行标准也会体现微功率。无线方案的设计，使用无线通讯事务不需要布线，但是，建筑物遮挡物的影响，就会导致微功率，集中器无法覆盖整个台区，信号死角就会出现。为了避免无线干扰，就会加大施工的成本，同时采集成功率也会受自然情况的影响。例如雷雨天气，空气湿度等因素，都会对集中集中采集造成一定的影响。有时还容易受到其他信号的干扰，低压电力线宽带载波通信技术的应用，能够，使通讯速率增大，实现快速的自主网建设，超标响应快，抄表成功率高，但是存在的问题就是具体应用的过程中，会增加相关设备的辅助应用，基础性投入较大。

三、塑料远传抄表系统的设计与应用

（一）技术优势解析

塑料光纤的抄表系统，在技术上具有明显的优势，塑料光纤抄表技术采用的是成熟的数字脉冲调制可见光，采用塑料光纤作为通信信道，通信速率快，可靠性强，塑料光纤通讯速率可每秒达到10m，在远程抄表应用的领域，经过测试采集一个电能表和一个数据项的平均时间，可以控制在20ms，也就是说，在15分钟内能够采集400块电能表的实时数据，该分项电能示值的数据中能够达到高度的准确性，高速的通讯速率和带宽可以支撑，也可以为后续的音频视频，等提供大量的数据信息服务，在故障排查方面可以实现可视化发展，塑料光纤通讯，在塑料光纤的中的衰减特性，采用的是红光和绿光进行信号通信，那么红光在塑料光纤中的衰减能够满足近距离同行的要求，也可以通过观察确定是否有可见光的传输，来判断线路是否存在故障，一旦发生故障，能够对故障实施定位。电能表模块可以自动识别，实现集中器模块和电能表模块之间的连接，在二者实行互相对比的时候，发现错误的答案信息，可以上报给集中器，从而完成自下而上的核对工作，集中器模块和电能表模块之间，需要实时通讯等实时连接，那么如果发现数据出现问题，就可以根据故障信息，进行指导修正，实现共享系统的特色的效应。这与传统的维护不同，能够体现现场的运维便捷化。通过APP的软件蓝牙与集中器模块之间的连接，可以通过图形化的界面进行展示，这种可视化的操作能够极大的减轻，电力工人的工作流量，可以实现运维的大数据管理。

（二）设计应用方案

在塑料光纤远程抄表的具体设计中，主要的方案是由主站系统集中器采集器，光分合路器，电能表等主体部分构成。抄表的模式可以确定为环网招标，通过光纤，将所有的电灯模块连接起来，在网络中选取合适的节点，作为起始段和结束段，通过命令对模块实施操作，那么，整个网络中就会形成一个系统的循环，在用电信息采集的过程中，可以实现单还抄表，双环抄表和混合抄表，抄表是通过集中器模块，采用一根光纤连接所有的电表模块。这种方法能够有效节约光纤，使布线成本大大降低，存在的弊端是一根光纤通讯，容易在接点断开的时候影响整个网络的采集，那么这种方式，主要是应用于节点较少的环境下，而双环抄表是通过光分合路器与集中器之间的组成形成主干环路。通过电能表串联的方式进行信息采集，这种方式适用于情况较为复杂的台区和地区，混合抄表的模式构建是针对现场，是RS485的电能表。确定的这种方法是实现光纤与电能表无法直接连接的方案，通过集中器和采集器之间的塑料光纤实现多个采集器串联来构建环网设计。

（三）智能抄表系统架构

智能抄表系统的架构主要是涵盖了多结构的短距离设计，通过塑料光纤，能够实现灵活组成的环路设计。例如，局端测通信单元，用户侧通行单元，塑料光纤分合路器的应用的局端测通信单元是由光接收模块，光发送模块，电接收模块，电发送模块和附属电路组成，通过电转发的模式，实施电信号的输送，光发送模块由电发射模块的转换，使传输的过程中能够获取准确的数据信息，不过侧通信单元是由光接收模块光发送模块，电接收模块和电发射模块构成，实现的是从光到电再到光的转发模式，用户侧终端会在该设计中实现多功能的应用，实现上行链路和下行链路之间的快速通信。智能抄表系统架构的整体方案就是实现各种模块之间的光与电之间的转换，在各个接口要符合规范性的输送信号，来实现模块之间的相互操作。

图2、用户侧通信单元功能示意

结语

通过本研究可以发现，基于塑料光纤的抄表应用具有和信息安全性，而且在整体上拥有成本上的载波微功率，无线等方式，无法比拟的优势，在智能电网发展的过程中，远程抄表系统的工作是一项重点内容，那么通过塑料光纤抄表技术的应用，能够符合国家产业化发展的政策和市场需求，通过初期投入和长期的维护，使远程抄表系统的应用，能够实现产业产品技术的一定推进，对于用电网络建设具有实用和推广价值。在未来的发展中，远程抄表将向宽带方向发展，而且在理念上将不断考虑到用户的利益和生活的需求，使用户社会和电力公司都有所受益，通过塑料光纤为目标的远程抄表系统构建，实际上是打造了能源互联网，发展的新模式，开创了新时代远程抄表技术的局面，实现了店里发展中，技术和产业之间的高度融合。

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