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通信支撑电网智能化. 中国电科院信息与通信研究所 李建岐 2011 年 4 月 6 日. 内容提纲. 1 、 电力通信现状. 2 、电网智能化的通信需求. 3 、通信支撑电网智能化. 4 、解决方案. 5 、技术发展趋势. - 1 -. 1.1 电力通信的地位. 电力通信是为电力工业提供保障的重要基础设施. 电力工业是国民经济的重要基础产业. - 2 -. 1.2 电力通信网架构. 骨干通信网. 终端接入网. - 3 -. 1.3 通信系统. - 7 -. 1.4 公司通信网现状.

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通信支撑电网智能化

中国电科院信息与通信研究所

李建岐

2011年4月6日

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内容提纲

1、电力通信现状

2、电网智能化的通信需求

3、通信支撑电网智能化

4、解决方案

5、技术发展趋势

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1.1 电力通信的地位

电力通信是为电力工业提供保障的重要基础设施

电力工业是国民经济的重要基础产业

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1.2 电力通信网架构

骨干通信网

终端接入网

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1.4 公司通信网现状

经过多年建设,国网公司骨干通信网基本建成了覆盖各级电网主网架、满足电网安全稳定运行需要的“三纵四横”通信传输网。光缆总长度近40万公里,基本覆盖各级变电站

  • 实现了传输媒介光纤化,业务承载网络化,运行监视和管理正在逐步实现信息化和自动化。
  • 配网通信系统的建设综合利用光纤、无线、电力线通信等多种方式,通信网规模小,覆盖率低(不到15%)。
  • 用户侧通信方面,建设用电信息采集通信系统,在部分城市开展了用户宽带接入试点工作,尚未形成具有电力特色的服务模式。

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1.5 技术水平
  • 传输媒介光纤化。公司主干通信网络已100%数字化,形成了以光纤通信为主,微波、卫星、电力线载波等多种通信技术并存的骨干传输网;
  • 业务应用IP化。建成了以IP技术和MPLS技术为主的数据通信网,实现了数据业务逐步向IP化的过渡;
  • 技术体制互补化。因地制宜采用电力线载波、VSAT卫星通信技术做为补充。
  • 管理信息多媒体化。在通信传输平台上建成了调度交换、行政电话、会议电视等多个业务系统,为电网生产和企业管理提供了较为丰富的语音、视频服务。

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1.6主要问题

通信网架结构由一次网主导,存在薄弱环节,不随一次的通信网“填平补齐”项目,单独立项及停电施工困难。

电网系统复杂度增加

近年来公司加快发展,“十一五”规划考虑的通信容量储备余度消耗很快,部分区段已经或接近饱和。

部分通道重载,承载多条重要线路的保护安控,多年不能安排通信设备停运检修。

配用电环节通信能力亟待加强,公共平台建设和管理机制尚未形成,地市及以下通信专业化管理力度不够。

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2.1智能电网通信战略需求
  • 优化骨干通信网,提高网络资源利用率;
  • 扩充通信系统容量,解决信息传输瓶颈问题;
  • 建立灵活互动的配用电通信体系,提升配用电通信服务能力;
  • 延伸到户,实现“多网融合”,拓展电网服务范围,提升资源共享能力。
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2.2智能电网通信新需求

发电、变电、调度环节:主要为固定生产场所,现有电力通信网已有较强支撑能力,通信需求主要是量变,只需在现有网络基础上继续强化、优化、完善,重点向低电压等级变电站、新能源发电站等扩展延伸;

输电环节:设施固定,但线路很长,需支持沿途监视、监测、远方控制、作业联络等新要求,提供无线与光纤相结合、固定与移动相结合的新型通信解决方案;

配电、用电环节:通信需求变化较大,需要对有自动化需求的配电装置,对集中抄表装置等实现无缝隙通信覆盖,需采取无源光网、固定无线、移动无线、PLC等多种方式,结合“电力光纤到户”战略,新建通信接入网。

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3.1发电的通信支撑

发电厂通信可分为本地监控和外联通信,支撑发电厂的运行、控制和管理,强化多种电源支撑能力,提升机网协调水平,保障系统安全稳定,推进资源优化配置。

支撑电厂本地监控

采用现场总线、工业以太网、宽带无线局域网等通信技术,承载火电厂机组、风力发电厂风机、太阳能光伏电源现场监控数据的传输和交换,确保机组稳定、高效、可靠性运行。

支持新能源功率监测和接入

通过电力光纤传输网与太阳能和风电厂建立远程通信,实现与电力系统的互联,对电厂新能源进行远程实时在线的监测、信息交流和控制。

支持水库智能调度

水电厂的远程监视与控制,实现水库智能在线调度和风险分析,提高水能利用率

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3.2输电环节的通信支撑

通过通信的手段将分布在输电线和电力线走廊上的各种监测信息传送到电力公司,实现集中监测的功能,建立覆盖输电各专业共享的网络化信息平台,实现线路资产全寿命管理,为线路勘测数字化、设计可视化、移交电子化、运行状态化、信息标准化、应用网络化提供强健的支撑。

支持输电线路远程状态监测

通过短距离无线、远程无线或光纤通信,建立实时在线监测系统,实现输电线路气象、导线温度、弧垂、覆冰、风偏、振动、杆塔振动、绝缘子污秽等状态监测。支撑线路风险评估、故障诊断等应用,支持线路运行状态的可控、能控和在控。

支持线路综合防灾与安全保障信息体系的建立

通过远程视频监测,将冰冻雨雪、地震等自然灾害纳入监测、分析、预报管理,实现应急现场监测、灾害预警与应急演练分析,提高综合防灾与安全保障能力

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3.3智能变电站的通信支撑

通信系统为变电站自动化系统的各种功能提供信息传输与交换的平台,支撑站内变电设备状态的运行监控、保护、自动化、计量等业务;远程通信支撑变电站的运动、调度、安稳保护、远程视频监视管理等。

支持智能变电站的信息采集

由于更多设备具有自我状态监测功能,智能变电站通信网的覆盖范围将更广,通信节点将更多,数据量将更大。

智能变电站通信要求

由于一些操作通过智能代理实现,各种操作的动作时间更快,对变电站通信网的实时性、互操作性、可靠性要求更高。

站内通信网的光纤化、数字化、网络化

采用具有网络标准、开放性好、高速率、传输容量大的工业级以太网技术,构建环形总线或星形交换式双路由网络。

站外联络通信的宽带、高速化

扩容、增强、优化外联光纤传输网,支撑变电站可视化管理、输电线路远程监视信息、地区配用电采集信息、调度信息化等会聚信息的转接、传输。

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3.4智能配电的通信支撑

以光通信(无源光EPON和工业以太网)为主干技术,中压载波、无线专网(光载无线)和无线公网为辅助手段,多种通信技术相结合,形成安全、可靠、多点、实时的智能电网通信信息网络。实现配电网能量流、信息流、业务流的双向运作与高度整合,构建具备集成、互动、自愈、兼容、优化等特征的智能配电系统,使配电网网架坚强、网络智能。

支撑配电自动化系统的建设

采用多级分布式结构,综合利用多种通信技术的复合,构建一体化通信平台,具有统一网管功能,解决配网覆盖面广、多点、分散的终端信息采集与监控的难题。

支持微电网接入

满足分布式电源、储能系统接入的信息通信要求,支持智能配电网的运行、实时监控和灵活高效管理。

支持配电网可视化智能监视和末端电源质量监测

构建基于IP技术体制的宽带、高速网络,支持包括语音、图像、视频等全业务数据的灵活接入,满足各种业务的QoS要求。

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3.5智能用电的通信支撑

合理选择适用的通信方式,集成应用无源光网络技术、电力线载波、短距离无线和无线公网技术,构建智能用电通信网络。实现用电信息的采集、电网与用户的互动服务。

支持用电信息的全覆盖、全采集和费控

实现对所有电力用户和关口的全面覆盖,实现计量装置在线监测和用户负荷、电量、电压等重要信息的实时采集,为智能电费结算提供技术基础,推进双向互动营销

支持智能用电小区建设

通过小区通信网络建设,全面支持智能用电小区配电自动化、客户侧分布式电源有序接入、电动汽车充电服务、智能家居与能效监控、双向互动服务等智能化、互动化管理与服务。

服务三网融合

低压通信接入网中采用光纤复合低压电缆(OPLC)技术,将电力光纤延伸到户,为语音、数据、视频等业务提供统一通信平台,服务国家“三网融合”战略,开展增值服务。

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3.6智能调度的通信支撑

基于SDH技术建设继电保护通道专线,提供高可靠、低时延继保、安稳信号传输要求;基于TDM技术构建的SDH/MSTP电力调度数据网,提供电网调度、安稳、PMU等电网生产控制业务。

电网实时监控与预警

传输EMS、PMU以及继电保护、安全自动装置、故障录波等信息,实现对电网调度一体化的实时监控、在线稳定分析、安全预警、调度辅助决策。

支撑电网调度生产与管理

传输关口电能量计量、电网负荷等采集信息,发送调度控制命令,优化资源配置,提高电网可靠性和经济性。

支持智能调度一体化

通过电力调度数据网,构建“横向协同、纵向贯通”的集成的、集约化调度一体化系统,对电网运行的监视、分析、控制、计划编制、评估和管理等业务提供技术支持

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4.1解决方案

智能电网的发、输、变、配、调过程的控制信息承载在调度数据网,保护、安全稳定控制信息等对时延要求严格的控制信息采用专用线承载。

智能电网的用户电网信息采用先进的、适用于电力系统用户网接入特点的、满足互动要求的通信承载技术 。

管理、运行维护、营销等行政部门信息化业务承载在综合数据网上,根据软交换建设的进程,话音等专线业务逐步有转移到综合数据网承载。

3. 技术发展趋势

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为满足网络向安全、高效、智能等方面的发展,同时适应未来智能电网及SG-ERP等新增业务开展的需要,采用新一代的大容量长跨距OTN与智能核心调度ASON技术相结合的方式优化改造现有骨干网,是解决当前骨干网传输瓶颈和智能化管理的一种有效措施。4.2骨干网技术

3. 技术发展趋势

智能

宽 带

机遇.挑战

融合

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4.3智能配用电通信技术

光通信:EPON、GPON、工业以太网

智能配电通信技术

无线通信:GPRS、CDMA

电力线通信:宽/窄带

智能用电通信技术

光通信: EPON、GPON、工业以太网

无线通信:433M/WiFi/Zigbee

电力线通信:宽带/窄带

光通信:EPON

智能家庭通信技术

无线通信:WiFi/Zigbee/433M无线

电力线通信:宽带/窄带

串行通信:工业总线

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5.1技术发展趋势

传输介质的光纤化,电力特种光缆技术逐步向中低压配电网延伸,实现从高压、中压到低压的电力特种光缆/光电缆连通。

传输技术的高速、长距离、宽带化

网络平台的宽广化、网络架构的坚强可靠、资源的优化整合是电力光纤通信网技术的主要趋势。

传输介质

传输技术

传输网络

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5.1技术发展趋势(续)

骨干通信继续向“高速、大容量、智能化”发展,传输技术趋于全光化,业务承载IP化,网络结构弹性化。

配用电通信向融合、宽带化发展,光纤与无线融合、固定与移动融合。

无线通信技术的宽带化、网络化发展适应了智能电网通信接入、传输的需求。

电力综合通信网络将是集成了通用通信技术和电力特有通信技术构成的综合通信网络,并向多网络、多业务的融合化发展。

骨干通信

配用通信

综合网

无线通信

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5.1技术发展趋势(续2)

整网设备统一网管

具备提供第三方厂家二次开发能力

开放接口,能和电力业务系统无缝对接

电力业务的划分,保证各业务QOS

保证个业务安全、部分业务物理隔离。

光纤通信、电力线载波和无线都是解决方案之一

光纤与无线、光纤与载波、无线与载波的融合

打造一个统一的对外接口、开放平台

各种设备以太网方式对接

终端设备统一分配IPV6地址进行管理监控

统一网管

多业务支持

融合

IP化

以太网化