スマート グリッドの分野に注目している人なら、IIoT、エッジ コンピューティング、5G バックホール、グリッド レジリエンスなど、多くの専門用語が飛び交っているのを聞いたことがあるでしょう。しかし、十分に語られていないものの、これらすべてを機能させるために非常に重要なことの 1 つは、スマート メーター、変電所、コントロール センターの間ですべてのデータを伝送するケーブルです。最近、公益事業エンジニアや送電網プランナーからたくさんの質問を受けました。「FTTA ケーブルは実際にスマート グリッドに耐えることができますか?」もしそうなら、どれが必要ですか?
まず、初めての方のために、FTTA ケーブルとは何なのかを説明しましょう。 FTTA は Fiber to the Antenna の略で、元々は通信基地局が無線ユニットをコア ネットワークに接続するために設計されました。過酷な屋外環境に対応できるように設計されており、信号損失が非常に低く、大量のデータ負荷をサポートできます。しかし、問題はここにあります。スマート グリッドには、極端な気温、雨、塵、さらには野生動物や建設による時折の物理的ストレスなど、通信サイトと同じような厳しい条件がたくさんあります。したがって、これらのケーブルが交差する可能性があると考えるのは大きな無理ではありません。
ちょっと待ってください。しかし、なぜ電力会社はファイバーのために銅を廃止するのでしょうか?本当のことを言いましょう。銅線ケーブルには、スマート グリッドの使用には大きな欠陥がいくつかあります。電力線からの電磁干渉 (EMI) の影響を受けやすく、データの精度が損なわれる可能性があります。送電網の停電を監視したり、リアルタイムで電圧を調整したりする場合には、これを許容することはできません。ファイバーにはそのような問題はまったくありません。絶縁されているため、高電圧線の隣で動作している場合でも、EMI や信号の劣化はありません。また、ファイバーは銅よりもはるかに多くのデータを伝送できます。スマート グリッドには、15 分ごとに使用状況データを送信するスマート メーターからミリ秒の応答時間を必要とする障害検出器に至るまで、センサーが日々追加されています。 FTTA ケーブルは高帯域幅向けに構築されているため、データ需要の急増に最適です。
ただし、ここに問題があります。すべての FTTA ケーブルがスマート グリッド向けに同等に作られているわけではありません。私たちが供給する具体的なタイプについて話しましょう。それはゴムが道路と接触する場所だからです。まず、ファイバー パッチ ケーブル LC Uniboot 2 コアがあります。この小さなケーブルはコンパクトで、変電所の制御キャビネットなどの狭い場所に簡単に設置できます。また、Uniboot の設計により、何度差し込んでも壊れないほど耐久性があります。多くの電力会社チームがこれを気に入っています。その理由は、大量の手直しをすることなく既存の機器を中心に配線できるため、設置時間が短縮されます (グリッドをアップグレードするときは時は金なりです)。
もう 1 つよく聞かれるのが、光ファイバー防水 Hoptic コネクタです。スマート グリッドは、快適な屋内室内だけでなく、電柱、地下金庫、塩水や大雨が常に脅威となる海岸地域にも設置されています。このコネクタは IP67 等級に準拠しているため、短時間であれば水に浸しても大丈夫で、ほこりや湿気を遮断します。昨年の冬に通常のコネクタを試したエンジニアから、数回の吹雪の後に錆びてしまったという話を聞いたことがあります。 Hoptic コネクタ?厳しい屋外環境向けに作られているため、屋外の柱に設置されたデバイスにセンサーを接続するのに最適です。
より高密度の接続を扱う場合、たとえば変電所の開閉装置で複数のセンサーを接続する場合は、ODVA MPO ファイバー パッチ ケーブルが最適です。 ODVA は産業用ネットワークの標準であるため、ほとんどのスマート グリッド制御システムと互換性があることがわかります。 MPO コネクタを使用すると、1 本の小さなケーブルで最大 12 個のファイバを接続できるため、複数の単一ファイバ ケーブルを接続するよりもはるかに効率的です。これは、混乱が減り、ルーティングが容易になり、障害が発生する可能性のあるポイントが少なくなることを意味します。これは、そもそもスマート グリッドの本質であるグリッドの信頼性にとって非常に重要です。
Huawei Mini SC APC-SC APC 光ファイバーケーブルも忘れられません。多くの電力会社がグリッド ハードウェアに Huawei の機器を使用しているため、このケーブルはそれらの機器に完全に適合するように作られています。スリムで、曲げ半径が小さく (ファイバーを破損することなく曲げることができます)、屋外での使用に適しています。お客様からは、-20°F から 110°F の温度下でも 2 年以上田舎の電力網で稼働しているが、一度もデータが低下していないとの報告を受けています。これは、安価な代替品では得られない種類の信頼性です。
さて、本当の質問に入りましょう。FTTA ケーブルは実際にスマート グリッドの要件を満たしているのでしょうか?私はいくつかの公益事業業界のパネルディスカッションに参加しましたが、主な懸念事項は耐久性、互換性、コストです。それぞれについて説明しましょう。
まず耐久性: FTTA ケーブルは、テレコム屋外使用向けに設計された Telcordia GR-326 規格に基づいてテストされています。つまり、極端な温度、紫外線、物理的衝撃に対処できるということです。スマート グリッドの屋外環境は少し異なりますが、山頂や砂漠にある通信基地局ほど過酷ではありません。たとえば、アリゾナ州の電力会社にサンプルを送り、ケーブルを 150°F に 1000 時間さらす加速劣化テストを実施しましたが、それでも信号損失は 0.1 dB 未満でした。これは業界のデータ送信の許容限界を大幅に下回っています。
互換性も大きな問題です。スマート グリッドでは従来の機器と新しい IIoT デバイスが混在して使用されるため、両方で動作するケーブルが必要です。当社が提供する LC Uniboot および Mini SC コネクタは、通信および産業用ネットワーキングの両方で標準であるため、ほぼすべてのグリッド ハードウェアで適切に動作します。 ODVA MPO は産業用途向けに特別に設計されているため、ほとんどの変電所制御システムおよびセンサー ネットワークで動作します。古い銅線ギアと新しいファイバーを混在させることを心配していたお客様がいます。LC Uniboot ケーブルを取り付けたところ、追加のアダプターや再構成は必要なく、正常に動作しました。
コストについてはどうですか？多くの電力会社は光ファイバーの方が高価だと考えていますが、計算してみましょう。銅ケーブルはさらにメンテナンスが必要です。EMI、腐食、げっ歯類によって損傷するため、数年ごとに交換する必要があります。一方、FTTA ケーブルの寿命は 20 年以上あり、メンテナンスはほとんど必要ありません。さらに、帯域幅が広いということは、ケーブル インフラストラクチャをやり直すことなく、後でセンサーを追加できることを意味します。私が協力したオハイオ州の小規模電力会社は、FTTA ケーブルに切り替えることで、銅線ケーブルの定期的な断線を修理する必要がなくなったため、初年度だけでメンテナンス コストが 30% 節約されたと報告しました。
ちょっと待ってください。何か制限はありますか?正直に言いましょう。完璧な解決策などありません。 FTTA ケーブルはファイバーであるため、急激に曲げたり、きつく引っ張ったりすると、銅線よりも壊れやすくなります。つまり、特に狭い変電所スペースでは、配線を慎重に計画する必要があります。また、非常に長い距離 (10 マイル以上など) を実行する場合は、リピーターが必要になる場合がありますが、これは FTTA に限らず、どのファイバー ケーブルにも当てはまります。幸いなことに、当社が提供する FTTA ケーブルのタイプは、この点を念頭に置いて設計されており、引っ張りや曲げに耐える強化されたコアを備えているため、基本的な設置ガイドラインに従っている限り、問題なく使用できます。
もう 1 つ気づいたことは、多くの公益事業チームが 5G 対応スマート グリッド プロジェクトに FTTA ケーブルを使用し始めていることです。 5G は、変電所の遠隔制御、送電線のリアルタイム監視、さらにはドローン検査のための低遅延通信など、スマート グリッドにとって非常に大きなものとなるでしょう。 FTTA ケーブルは、5G で使用される膨大なデータ レートを処理でき、通信ネットワークですでに実証されているため、まさに 5G バックホールに必要なものです。したがって、すでに送電網の 5G に投資している電力会社にとっては、シームレスな移行となります。
これを具体的にするために、簡単なケーススタディを紹介しましょう。昨年、私たちは配電網をアップグレードしていたテキサス州の中規模電力会社と協力しました。彼らは古い銅線ケーブルを使用しており、特に誰もがエアコンを使用している暑い夏の時期に、定期的な停電を引き起こしていました。彼らは、電柱上のスマート メーターを接続するために当社のファイバー パッチ ケーブル LC Uniboot 2 コア、地下金庫センサー用の光ファイバー防水 Hoptic コネクタ、および既存の変電所機器に接続するために Huawei Mini SC APC-SC APC 光ファイバー ケーブルを組み合わせて使用することにしました。 6 か月後、データ エラーが 40% 減少し、停止時の応答時間が平均 2 時間から 15 分に短縮されたと報告しています。一番いいところは？ケーブル ネットワーク全体をやり直す必要はなく、既存のインフラストラクチャにぴったり適合する FTTA ケーブルを使用して、最も重要な銅セグメントを交換するだけで済みました。
そこで、元の質問に戻ります。FTTA ケーブルはスマート グリッド通信に使用できますか?簡単に言うと、特定のニーズに適したタイプを選択すれば、間違いなく「はい」です。重要なのは、FTTA ケーブルの機能をグリッドの条件に適合させることです。屋内/屋外キャビネット用のコンパクトなパッチ ケーブル、湿った場所や埃っぽい場所用の防水コネクタ、変電所用の高密度 MPO ケーブル、既存のハードウェア用の Huawei 互換ケーブルなどです。
切り替えを検討しているユーティリティ エンジニアやプロジェクト マネージャーは、ただ見つけられる限り最も安いファイバーを選択しないでください。屋外での使用がテストされ、既存の機器と互換性があり、将来の成長に対応できる帯域幅を備えたケーブルを探してください。私たちは何十もの電力会社がこの問題に対処できるよう支援してきました。また、特定のプロジェクトに適したサンプル、テストデータ、またはケーススタディを紹介することができます。
スマート グリッド ケーブルのニーズについて話し合う準備ができている場合は、当社のチームにお問い合わせください。ここでは、画一的な対応は行いません。どの FTTA ケーブルが貴社の電力網に最適であるかを、プレッシャーや売り込みをすることなく、お客様と協力して正確に見つけ出します。
参考文献:
- 米国国立標準技術研究所。 （2022年）。スマート グリッドの光ファイバー通信要件。
- テルコーディア・テクノロジーズ。 （2019年）。 GR-326-CORE: 光ファイバーケーブルの一般要件。
- ODVA。 （2021年）。スマートグリッドアプリケーション向けの産業用光ファイバーコネクタ規格。
- 米国エネルギー省。 （2023年）。スマートグリッドの保守コスト削減戦略。
- ファイバーブロードバンド協会。 （2022年）。ユーティリティ ネットワークへの光ファイバーの導入。
