国家电网公司智能电网“智能样板间”

国家电网公司智能电网—“智能样板间”
参观小结
1 前言
1.1 中国电信“5A数字家庭”
2010年中国国际通信展会上，中国电信在我的e家展区重点展示了面向家庭客户的新业务，为家庭呈现出体现融合与自由沟通的5A数字家庭生活模式。

5A数字家庭即每个家庭成员（Anyone），无论什么时候（Anytime），无论在哪（Anywhere），都可以通过手机、电脑和电视（Anyway），自由掌控家庭娱乐、安防、购物、沟通、商务，一站式全面满足生活所需（Anything）。

1.2 国家电网“智能电网”
智能电网（smart power grids），就是电网的智能化，也被称为“电网2.0”，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。

在国家电网公司的坚强智能电网的标准体系规划中，不仅对“发电”“输电”“变电”“配电”“用电”等各个环节进行了规划，还在“通信信息”环节进行了规划。

1.3 三网融合和四网融合
三网融合是指电信网、计算机网和有线电视网三大网络通过技术改造，能够提供包括语音、数据、图像等综合多媒体的通信业务。

在现有的三网（电信网、计算机网和有线电视网）融合的基础上加入电网，成为四网融合。

智能电网概念初期，国家电网曾经提出概念：广播电视网、互联网、电信网和智能网四网融合。

政府定调三网融合，没有考虑智能电网，电力光纤入户随即变身为“在实施智能电网的同时服务三网融合战略，降低三网融合实施成本”，国家电网拟借助可同时提供语音、数据、视频等业务的网络平台，加入三网融合竞争，并力图在物联网发展中占据一席之地。

银川电信企业信息化部针对市场和技术形势，针对国家电网在银川市建立的“智能样板间”做了实地考察。

本文就“智能样板间”做了全面介绍，针对物联网和智能家电部分，做了详细说明。

2 国家电网公司智能电网“智能样板间”
职能样板间结构图
国家电网正在推进"电力光纤到户"。

利用把光纤嵌入低压220~380伏电缆的新型电缆（OPLC ），既可送电，又可搭载互联网和电信、广播电视信号，实现了"四网融合"。

样板架构可以依照智能不同，划分为五个部分：
1、 供电服务&数据服务局端设备
2、 家庭供电设备
3、 数据业务
4、 物联网与智能家电
5、 入网式传感仪表
2.1供电服务&数据服务局端设备
2.1.1 供电服务
传统的低压供电，由电力部门提供电力传输和用电计费，智能电网中，对电费的计算较传统方式有很大改变，将过去的单一电价，分成高峰，平时，低估计价；每月用电总量少用优惠，多用加收费用。

鼓励居民节约用电，削峰填谷。

1 3 3 4 5 2 OLT ONU
2.1.2 数据功能（电信网&互联网&广播电视网）
电力光纤入户之后，除能满足智能电网的数据功能外，用户电话、电视、宽带的数据传输功能也能一举搞定。

2.1.3 OPLC：光纤复合低压电缆
OPLC：光纤复合低压电缆；英文名称：Optical Fiber Composite Low-voltage Cable
国家电网公司继OPGW、OPPC之后推行的又一个光纤复合电缆产品。

该产品集光纤、输电铜线、铜信号线对于一体，可以解决宽带接入、设备用电、应急信号传输等问题；通过PON技术，可以实现数据、语音、视频业务的传送和电表数据的透明传输,实现基于物联网技术的电力远程抄表、通知及缴费。

客户可以通过用户端拨打IP电话、上网、点播视频节目、观看高清电视，建立与电网互动的智能用电家庭。

光纤复合低压电缆结构图
2.2家庭供电设备
2.2.1光伏发电
光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术，太阳能电池产生的电为直流电。

国家电网公司在宁夏的只能样板间使用的是3000峰瓦的太阳能电池板。

2.2.2并网逆变器& 离网逆变器
逆变器又称电源调整器，逆变器是一种由半导体器件组成的电力调整装置，主要用于把直流电力转换成交流电力。

交流光伏发电系统中，逆变器是不可或缺的一个部分，光伏离网型逆变器与光伏并网型
逆变器在主电路结构上没有较大区别，主要区别在光伏并网型逆变器需要考虑并网后与电网的运行安全。

也就是同频；同相；抗孤岛等控制特殊情况的能力。

而光伏离网型逆变器就不需要考虑这些因数。

光伏发电除了满足用户自身使用外，多余的电可以通过网络卖给国家电网公司。

2.3数据业务
因OPLC的使用，电力光纤成为了光纤入户的一种方式，在电力光纤上，可以承载IP 电话，上网，广播电视等业务。

2.4物联网与智能家电
2.4.1物联网
英文名：Internet of Things（IOT），也称为Web of Things。

物联网被视为互联网的应用扩展，应用创新是物联网的发展的核心，以用户体验为核心的创新是物联网发展的灵魂。

物联网是指通过各种信息传感设备，如传感器、射频识别（RFID）技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。

其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。

2.4.2智能插座、智能家电
智能插座具有433MHz通信模块。

实时采集电器的用电信息，并可通过智能交互终端远程控制电器开关，实时监控电器的工作状态，帮助用户合理用电，经济用电。

智能交互终端是一个定制的平板电脑，可以使用Android、Ubuntu等操作系统，通过定制的管理软件，对智能家电和各传感器进行控制。

智能插座和智能交互终端
智能家庭网关具备家庭控制枢纽及无线路由两大功能，一侧负责具体的安防报警，家电控制，用电信息采集。

通过无线方式与智能交互终端等产品进行数据交互。

智能家庭网关
2.5入网式传感仪表
2.5.1RS485接口表
RS485是智能电表的标准通信接口，支持长距离传输（1200m），最大传输速率10Mbps；本样板间通过通信端口读取数据，实现的是局域网远程抄表。

2.5.2433MHz无线接口表
433MHz是RF射频技术的一种，通过433MHz电磁波实现组网通信，将燃气，水表等仪表的数据上传至智能电网并入库。

同样采用该射频技术，还支持燃气泄露监控，红外安防监控等传感设备。

3EPON(以太网无源光网络)
EPON（以太无源光网络）是一种新型的光纤接入网技术，它采用点到多点结构、无源光纤传输，在以太网之上提供多种业务。

它在物理层采用了PON技术，在链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。

下行方向：OLT发出的以太网数据报经过一个1:n的无源光分路器或几级分路器传送到每一个ONU。

N的典型取值在4～64之间（由可用的光功率预算所限制）。

这种行为特征与共享媒质网络相同。

在下行方向，因为以太网具有广播特性，与EPON结构和匹配：OLT 广播数据包，目的ONU有选择的提取。

上行方向：由于无源光合路器的方向特性，任何一个ONU发出的数据包只能到达OL T，而不能到达其他的ONU。

EPON在上行方向上的行为特点与点到点网络相同。

但是，不同于一个真正的点到点网络，在EPON中，所有的ONU都属于同一个冲突域――来自不同的ONU的数据包如果同时传输依然可能会冲突。

因此在上行方向，EPON需要采用某种仲裁机制来避免数据冲突。

局端（OLT）与用户（ONU）之间仅有光纤、光分路器等光无源器件，无需租用机房、无需配备电源、无需有源设备维护人员，因此，可有效节省建设和运营维护成本；
EPON波分复用技术
4 小结
在“三网融合”中插进一腿，国家电网并没有遭到强烈抵制。

专家指出，这是因为电力光纤入户不仅能够降低近40%的运营商光纤入户成本，而且可以复合多路光纤为各运营商提供独立通路。

目前知道的是中天的OPLC一线通成本仅为纯电缆的110％，却解决了电话线，宽带，有线电视3线的铺设问题，以前的4线槽变为1线槽，因此2011年市场推广时，即使定价为电缆的200％，也比以前传统的4线要节省1倍以上的费用。

根据国家正式确认的三网融合概念来看，电力光纤入户与三网融合基本没有关系。

三网融合的核心并非用户接入,而是广播电视网、电信网、互联网管理体制、内容制造与传播、各方准入等问题的协调和解决。

现在电话线、网线、有线电视电缆都已完成入户,在目前的内容质量下,其带宽足以承载,并不需要使用电力系统的电力光纤。

所以有人称:电力光纤可能成为“空管”,资源被大量浪费。

但业内资深人士表示,一旦正式推广,电力光纤在新建小区必将天然优先。

所以,对未来的三网融合来说,电力光纤入户所起到的将是“支撑”作用,其产生的实际影响将远远大于各界预期。

可以想象，电力光纤的推进难以阻挡，但国家电网除了具有网络覆盖的优势外，在网络应用及承载数据业务方面并无任何经验和优势。

中国电信如采用简单的光纤入户，与国家电网抗衡，相对成本是否过高，如采用有效的合作的模式，发挥电信的业务优势，在基础网络方面与电网形成合作关系，是否有利于双赢。

在中国电信和国家电网的合作上，中国电信集团公司副总经理张晨霜表示，中国电信将通过固定网、移动网、互联网的融合优势，为国家电网提供涵盖从基础通信电路到电力行业应用等业务，帮助国家电网打造智能电网。

国家电网公司总经理刘振亚表示：“将来，电信、电网业务融合的范围会更广、程度会更深。

”。