AMI載波通信技術(shù)的應(yīng)用實踐

1、AMI載波通信技術(shù)的應(yīng)用實踐技術(shù)創(chuàng)新，變革未來2政策背景與現(xiàn)狀、需求分析電力線載波通信技術(shù)分析G3-PLC技術(shù)及應(yīng)用案例 4. B-PLC技術(shù)及應(yīng)用案例5.電力線載波應(yīng)用展望與問題提綱3若干意見國家發(fā)改委、國家能源局2015年3月關(guān)于改善電力運行調(diào)節(jié) 促進(jìn)清潔能源多發(fā)滿發(fā)的 指導(dǎo)意見國家發(fā)改委2015年5月關(guān)于完善跨省跨區(qū)電能交 易價格形成機(jī)制有關(guān)問題 的通知中發(fā)2015年9號文關(guān)于深化電力體制改革的59號文件精 改革國家發(fā)改委2015年4月關(guān)于貫徹中發(fā)201 神加快推進(jìn)輸配電價的通知政策背景：國家政策國家發(fā)改委 015年9月關(guān)于加快配電網(wǎng)建設(shè)改造的指 導(dǎo)意見國家能源局 2015年9月配電網(wǎng)建

2、設(shè)改造行動計劃(20152020年2015-2020年，配電網(wǎng)建設(shè)改造 投資不低于2萬億元，其中2015 年投資不低于3000億元，“十 三五”期間累計投資不低于1.7 萬億元。國家科技部 2016年2月國家重點研發(fā)計劃智能電網(wǎng)技 術(shù)與裝備專項實施方案重點研究多元用戶供需互動用 電，重點突破城區(qū)用戶與電網(wǎng) 供需友好互動系統(tǒng)，多元用戶 互動的配用電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研 究與示范等政策背景：2015-2020配網(wǎng)建設(shè)改造目標(biāo)2015年7月國家能源局印發(fā)配電網(wǎng)建設(shè)改造行動計劃（20152020年），提出了十三五期間我國的配網(wǎng)建設(shè)目標(biāo)：提高配用電網(wǎng)相關(guān)業(yè)務(wù)覆 蓋率的核心在配網(wǎng)通信網(wǎng) 絡(luò)的建設(shè)！指標(biāo)單位201

3、4年2017年2020年1.供電可靠率%99.3599.6999.82其中：中心城市（區(qū)）%99.9599.9799.99城鎮(zhèn)%99.8099.8599.88鄉(xiāng)村%99.1699.4599.722. 用戶年均停電時間小時57.027.015.7其中：中心城市（區(qū)）小時4.42.61.0城鎮(zhèn)小時17.513.210.0鄉(xiāng)村小時73.648.024.03.綜合電壓合格率%95.8897.5398.65其中：中心城市（區(qū)）%99.9499.9699.97城鎮(zhèn)%96.9297.9598.79鄉(xiāng)村%90.7794.6997.004.110千伏及以下線損率%6.26.16.05.高壓配電網(wǎng)容載比2.011

4、.8-2.26.鄉(xiāng)村戶均配變?nèi)萘壳Х?.551.82.07.配電自動化覆蓋率%2050908.配電通信網(wǎng)覆蓋率%4060959.智能電表覆蓋率%608090傳統(tǒng)人工抄表 本地費控（預(yù) 付費）等自動抄表AMR，本地費控（預(yù)付費）等遠(yuǎn)程接入 網(wǎng)絡(luò)賬單系統(tǒng)賬單系統(tǒng)數(shù)據(jù)集中單元前置機(jī)MDMS家庭區(qū)域網(wǎng)絡(luò) 遠(yuǎn)程接入 網(wǎng)絡(luò)本地通信網(wǎng)絡(luò)高級量測體系A(chǔ)MI：在智能表計與公共企業(yè)系統(tǒng)間的通信軟/硬件及相關(guān)的 數(shù)據(jù)倉庫 系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理軟件共同形成的一個雙向網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是一個用來測量、收集、儲存、分析和運用用戶用電信息的完整網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)。5前置機(jī)智能電網(wǎng)的核心設(shè)施：高級量測體系 (AMI)通 信 網(wǎng) 絡(luò) 是 量 測

5、計 量 體 系 不 斷 演 進(jìn) 的 基 礎(chǔ)智能電表AMI相關(guān)業(yè)務(wù)發(fā)展現(xiàn)狀與未來業(yè)務(wù)需求分析6新興AMI業(yè)務(wù)及電力增值服務(wù)均建立在全抄通實 現(xiàn)的基礎(chǔ)之上，其本質(zhì)在于建設(shè)一個雙向可靠， 高帶寬，低時延的AMI全通道電力通信網(wǎng)。以國家電網(wǎng) 其日凍結(jié)率 為98%以上 率不低于90 際成功率低以南方電網(wǎng)為例，目前低壓集 抄自動抄表率約為83.7%，其 中，數(shù)據(jù)采集成功率約為85%集抄業(yè)務(wù)為例， 集抄指標(biāo)目標(biāo)值，單次采集成功%，但目前的實 于該目標(biāo)值現(xiàn)狀未來需求實現(xiàn)全抄通，抄表凍結(jié)指標(biāo) 進(jìn)一步由日凍結(jié)發(fā)展到15分 鐘凍結(jié)全費控，探索動態(tài)電價與 需求側(cè)響應(yīng)互動等AMI雙 向業(yè)務(wù)進(jìn)一步發(fā)展和探索諸如四表 合一

6、，寬帶接入，用電信息 大數(shù)據(jù)分析與能效管理等電 力增值服務(wù)AMI的通信架構(gòu)傳統(tǒng)劃分方式依據(jù)電壓等級與設(shè)備特征的智能電網(wǎng)層次化的通 信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)低壓本地層通信具有節(jié)點，終端數(shù)量多，分布廣，部署環(huán)境復(fù)雜等特點，成為AMI全 通道電力通信網(wǎng)的瓶頸所在目前尤其缺乏低壓本地層（NAN）最后一公里的成熟可靠通信方案，是造成采集成 功率低的重要原因。7典型AMI新業(yè)務(wù)對通信技術(shù)的需求分析8相對于純電力抄表，“四表合一” 導(dǎo)致 接入終端數(shù)量更多，分屬部門 各異，需提供更高帶寬，更加高效 的終端遠(yuǎn)程管理（如IPv6）智能用電、能效管理，需求響應(yīng)等 業(yè)務(wù)，要求本地通信網(wǎng)絡(luò)具備雙向 可靠傳輸能力，傳輸時延低（直至 m

7、s級）等。能源互聯(lián)網(wǎng)，寬帶接入，電 動汽車等電力增值業(yè)務(wù)要求 本地通信網(wǎng)絡(luò)寬帶化，高速 化，IP化9AMI本地通信技術(shù)現(xiàn)狀問題分析本地層通信（低壓集抄）現(xiàn)狀與存在的問題城中村等環(huán)境惡劣，集中器安裝 及線路施工困難，光纖及RS485 等需額外布線的技術(shù)成本較高地下室情況復(fù)雜，接入層技術(shù) 存在覆蓋盲區(qū)，本地層布線及 微功率無線信號穿透損耗大；傳統(tǒng)窄帶載波干擾嚴(yán)重， 穩(wěn)定性差，在線率低。微功率無線不支持臺區(qū)識 別，線損計算等業(yè)務(wù)，且 易受建筑物遮蔽干擾低壓本地層通信具有節(jié)點，終端數(shù)量多，分布廣，部署環(huán)境復(fù)雜等特點，相對來說，電 力線載波PLC 技術(shù)具有先天優(yōu)勢。傳統(tǒng)的窄帶載波傳輸速率低，可靠性差，適

8、應(yīng)性差，難以勝任AMI新業(yè)務(wù)及電力增值業(yè)務(wù)的需求電力線載波通信技術(shù)概述10標(biāo)準(zhǔn)IEC 61334Prime調(diào)制技術(shù)S-FSKOFDM比特速率2.4kbps34kbps工作頻段從載波ROBO6.36.3DBPSK1717DQPSK3030D8PSK3437FCC 速率（kbps）主載波-從載波ROBO3635DBPSK9595DQPSK153153D8PSK174174測試結(jié)果：負(fù)載高的時段下，線路底噪較大在負(fù)載低的時段下，將使用更高效率的 編碼調(diào)制方式（自適應(yīng)）設(shè)備在低頻段（A頻段）比高頻段（ FCC頻段）具有更小的線路衰減，因而 能傳輸更遠(yuǎn)距離；在信噪比較好的情況下，設(shè)備可使用 FCC頻段和

9、D8PSK編碼方式，鏈路層速 率可達(dá)170kbps。輪詢時間、收包成功率能滿足主站召測 數(shù)據(jù)的規(guī)范要求，并比傳統(tǒng)的載波設(shè)備 有較大的提高（傳統(tǒng)FSK窄帶載波設(shè)備 輪詢時間約為15s）。福慶大廈京海花園外貿(mào)大廈福橋大廈環(huán)慶大廈福利中心輪詢時間Ping 包延時(ms)20字節(jié)4455869710614553350字節(jié)6275119117136158667200字節(jié)1001402322013072781258500字節(jié)2693625036916178853327新一代低壓寬帶PLC16024610121416x 106-150-1000Freq: 40.71kHz, Vos: 4.88mVAmp:

10、-21.48dBVrms, 84.32mVrms, 238.50mVppSNDR: -12.08dB, ENOB: -2.30SNR: -12.07dB, THD: -15.68dB, SFDR: -3.97dB-50 Noise: 338.33mVrms, 3.6dBm, -68.2dBm/HzNfft: 1048576 points8Frequency(Hz)Magnitude(dB/47.6837Hz)24610121416x 106-2000-150-50Freq: 72.00kHz, Vos: -1.05mVAmp: -78.07dBVrms, 124.95Vrms, 353.40V

11、ppSNDR: -21.32dB, ENOB: -3.83-100SNR: -21.29dB, THD: 0.07dB, SFDR: 0.06dBNoise: 1.45mVrms, -43.8dBm, -115.5dBm/HzNfft: 1048576 points8Frequency(Hz)Magnitude(dB/47.6837Hz)鞍山-高占屯-3樓測量點_20140310-8-4電梯動 1樓向上啟動.bin-inband國內(nèi)高層小區(qū)典型用電設(shè)備噪聲頻域特性：2MHz以上是用于低壓本地通信理想的工作頻段Ni5122_ch1_2.00vpp_50000000Hz_1Mohm_5W.bin-

12、inbandNo.性能指標(biāo)參數(shù)1調(diào)制類型OFDM（ROBOBPSK、QPSK、8QAM、16QAM、64QAM）,2工作頻段2M-12MHz3抗衰減能力100db, max p2p transmission range 2500m5傳輸速率Maximum 2.8Mbps application layer7加密AES/3DES/DES8支持標(biāo)準(zhǔn)IEEE1901 support IPV6 in future9最大中繼數(shù)15白熾燈高層電梯寬帶載波示范應(yīng)用案例：低壓本地通信（NAN）17南方某市試點小區(qū)：典型老舊低層住宅小區(qū)，居民用電與商業(yè)用電混裝。臺區(qū)規(guī)模97戶，臺區(qū)半徑150 米，走線為架空線，

13、桿變，集中器安裝在變壓器下的配電箱中，電表箱安裝在各單 元樓道里或者商鋪前。現(xiàn)場安裝的電能表為97規(guī)約電子表，通訊方式為RS485。原采集方案為半載波，采 用FSK窄帶載波，抄通率（數(shù)據(jù)采集成功率）僅為30%左右。18現(xiàn)場集中器安裝情況：電能表-采集器安裝情況：因原電表為97規(guī)約表，采用采集器485級聯(lián)的半載波B-PLC示范應(yīng)用案例：低壓本地通信（NAN）集中器B-PLC+RS485 半載波組網(wǎng)19B-PLC示范應(yīng)用案例：低壓本地通信（NAN）現(xiàn)場實時自適應(yīng)路由拓?fù)洌涸璅SK窄帶載波方案日凍結(jié)抄讀成功率在 20%-40%左右，屬于典型噪聲污染嚴(yán)重臺 區(qū)項目上線以來，日凍結(jié)抄讀成 功率穩(wěn)定在100%，已經(jīng)穩(wěn)定 運行約1年。單次抄讀成功率基本穩(wěn)定在98%以上，大部分情況在100%，對15分鐘凍結(jié)指標(biāo)有 明顯優(yōu)勢在傳輸帶寬及并發(fā)抄讀技術(shù)的 支持下，單表抄讀時延降到毫 秒級（全載波），對費控，實 時電價等業(yè)務(wù)支持性較好。B-PLC的應(yīng)用前景與當(dāng)前問題電力增值業(yè)務(wù)智能電網(wǎng)智能家居與能效管理室內(nèi)寬帶接入四表合一電動汽車及充電樁用電信息大數(shù)據(jù)管理低壓用電信息采集，費 控與實時電價，需求側(cè)響應(yīng)、雙向互動等AMI業(yè)務(wù)