yzexxrhml智能電網(wǎng)電力通信的機遇和挑戰(zhàn)孫毅

智能電網(wǎng)--電力通信的機遇和挑戰(zhàn)孫毅華北電力大學(xué)通信技術(shù)研究所副所長2022/12/8NCEPU2智能電網(wǎng)—電力通信的機遇和挑戰(zhàn)第一部分:從智能電網(wǎng)的起源看智能電網(wǎng)通信第二部分:電力系統(tǒng)通信現(xiàn)狀與存在的問題第三部分:智能電網(wǎng)—電力通信的機遇和挑戰(zhàn)2022/12/8NCEPU3第一部分：從智能電網(wǎng)的起源看智能電網(wǎng)通信2022/12/8NCEPU41.1智能電網(wǎng)的起源：美國能源新政開采國內(nèi)資源開發(fā)利用可再生能源提高能源的使用效率使美國逐步擺脫對石油和化石燃料的進口依賴。2022/12/8NCEPU5新能源利用的關(guān)鍵問題儲能蓄能技術(shù)把電能作為主要的能源終端消費模式微網(wǎng)技術(shù)分布式發(fā)電新能源發(fā)電2022/12/8NCEPU6能源使用效率的問題線損管理智能化節(jié)能調(diào)度特高壓輸電能源使用效率問題主要就是電網(wǎng)的效率問題。這些手段綜合在一起，就構(gòu)成了新型電網(wǎng)的主要技術(shù)特性。負荷管理2022/12/8NCEPU71.2智能電網(wǎng)概念的提出這種新型電網(wǎng)，是在大量交互式數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的精細化管理、智能化管理的電網(wǎng)，這就是智能電網(wǎng)的基本特征。智能電網(wǎng)貫穿發(fā)電、輸變電、配電、用電全過程，通過智能電網(wǎng)的建設(shè)，電力系統(tǒng)各領(lǐng)域都將產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。發(fā)電輸變電配電用電2022/12/8NCEPU8智能電網(wǎng)的目標和本質(zhì)智能電網(wǎng)的目標：是在現(xiàn)代電網(wǎng)中應(yīng)用信息通信技術(shù)實現(xiàn)電能從電源到用戶的傳輸、分配、管理和控制，以達到節(jié)約能源和成本的目標。智能電網(wǎng)的本質(zhì)：就是能源替代和兼容利用。它主要是通過終端傳感器將用戶之間、用戶和電網(wǎng)公司之間形成即時連接的網(wǎng)絡(luò)互動，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取的實時、高速、雙向的效果，整體性提高電網(wǎng)的綜合效率，實現(xiàn)節(jié)能減排的目標。2022/12/8NCEPU91.3中國電網(wǎng)的特點：統(tǒng)一、堅強、智能國外智能電網(wǎng)的特點（歐洲、美國）：理念：綠色、清潔、環(huán)保、分布式；形式：配電網(wǎng)（無源-有源），用戶（被動-主動）。中國的特殊性負荷、資源的逆向分布：西電東送。主要區(qū)別：大風(fēng)電、光伏發(fā)電，遠距離輸送，以特高壓骨架為基礎(chǔ)。2022/12/8NCEPU10國網(wǎng)公司：中國統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)的特征1.數(shù)字化：數(shù)字化電網(wǎng)、數(shù)字化電表與數(shù)字化用電設(shè)備；2.信息化：市場信息、電網(wǎng)信息、用戶信息與寬帶通信形成的信息平臺；3.自動化：大電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制(高級智能調(diào)度)，變電站自動化與用戶用電系統(tǒng)智能控制；4.互動化：電網(wǎng)、發(fā)電與用戶以信息為基礎(chǔ)的互動和決策。2022/12/8NCEPU11智能電網(wǎng)建建設(shè)關(guān)系到到國計民生生，關(guān)系到到國家能源源戰(zhàn)略，作作為支撐智智能電網(wǎng)的的電力通信信專網(wǎng)將實實現(xiàn)所有電電力系統(tǒng)環(huán)環(huán)節(jié)的全覆覆蓋，實現(xiàn)現(xiàn)與用戶的的雙向互動動。智能電網(wǎng)中中電力通信信專網(wǎng)建設(shè)設(shè)也是一項項關(guān)系到國國家安全及及能源戰(zhàn)略略的一項重重大基礎(chǔ)設(shè)設(shè)施工程。。（國家戰(zhàn)戰(zhàn)略高度的的基礎(chǔ)性支支撐平臺建建設(shè)工程，，而不僅僅僅是企業(yè)行行為?。?.4智能電網(wǎng)中中電力通信信的重要性性2022/12/8NCEPU12智能電網(wǎng)中中信息通信信的重要性性’高速、實時時、雙向的信息通信信精細化、智智能化管理與決策策數(shù)據(jù)采集與控制智能電網(wǎng)信息通信、、智能管理理和采集控控制構(gòu)成了了智能電網(wǎng)網(wǎng)不可或缺缺的三個要要素。而高速、實實時、雙向向的信息通通信是智能能電網(wǎng)首先先要解決的的基本要素素。2022/12/8NCEPU13第二部分：：電力系統(tǒng)統(tǒng)通信現(xiàn)狀狀與存在的的問題生產(chǎn)自動化網(wǎng)絡(luò)視頻會議網(wǎng)電話網(wǎng)光纖/SDH/PDHMIS/OA/ERP網(wǎng)ATM網(wǎng)部分通道由由微波補充充實現(xiàn)傳輸網(wǎng)交換網(wǎng)IP網(wǎng)營銷自動化網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)2022/12/8NCEPU142.1電力通信的的現(xiàn)狀應(yīng)用業(yè)務(wù)Services數(shù)字專線PSTNIP網(wǎng)寬帶交換網(wǎng)網(wǎng)ATM電路交換circuitswitching數(shù)據(jù)包交換換Datagram虛電路Virtualcircuit分組交換Packetswitching模擬Analog/頻分復(fù)用FDM時分復(fù)用和和數(shù)字交叉叉連接TDM/DXC數(shù)字Digital/準同步和同同步數(shù)字系系列PDH/SDH電纜Cables光纜Optic微波Microwave衛(wèi)星Satellite其它媒體Media傳輸信道Transmissionchannel交換技術(shù)Switchingtechnology網(wǎng)絡(luò)NetworksPCM:RS232E&M自動化繼電保護行政電話遠程抄表ERP負荷控制視頻監(jiān)控營銷自動化化視頻會議生產(chǎn)、調(diào)度度通信部門門行政、信息息部門電力營銷部部門無線230M數(shù)傳電臺無線蜂窩網(wǎng)網(wǎng)無線蜂窩網(wǎng)網(wǎng)無線接入網(wǎng)網(wǎng)2022/12/8NCEPU15智能電網(wǎng)中中通信平臺臺不僅僅是是通信通道道，而是智智能電網(wǎng)的的一部分，，需要與智智能電網(wǎng)業(yè)業(yè)務(wù)配合進進行統(tǒng)一規(guī)規(guī)劃；電力通信平平臺需要開開放的網(wǎng)絡(luò)絡(luò)架構(gòu)，通通用的通信信標準。設(shè)設(shè)備與設(shè)備備之間信息息可互通、、可互操作作；電力通信網(wǎng)網(wǎng)要能夠延延伸到相關(guān)關(guān)發(fā)電、送送變電和終終端用電設(shè)設(shè)備等電網(wǎng)網(wǎng)末端，智智能電網(wǎng)數(shù)數(shù)據(jù)獲取、、保護和控控制業(yè)務(wù)都都需要有效效通信網(wǎng)絡(luò)絡(luò)加以支撐撐；電力通信平平臺要求保保證業(yè)務(wù)可可靠性、保保密性，能能抵御黑客客或非法攻攻擊，私密密性強。瓶頸：缺乏乏大容量、、雙向、實實時的通信信接入網(wǎng)支支持2.2智能電網(wǎng)對對電力通信信特殊需求求2022/12/8NCEPU16智能電網(wǎng)中中的大部分分工作在配配電網(wǎng)上完完成；隨著著智能電網(wǎng)網(wǎng)研究與建建設(shè)，配電電通信網(wǎng)的的建設(shè)顯得得越來越重重要。建設(shè)一個電電力專用配配電通信網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)？開關(guān)TVFTU

城區(qū)配網(wǎng)上上無合適的的通信方式式(一)配電通信網(wǎng)網(wǎng)的建設(shè)問問題2.3電力通信中中急需解決決的問題2022/12/8NCEPU17(二)雪災(zāi)與地震震后的思考考人類社會已已經(jīng)進入高高風(fēng)險社會會各種突發(fā)事事件隨時可可能發(fā)生應(yīng)把非常態(tài)態(tài)管理置于于常態(tài)管理理之中2022/12/8NCEPU18(二`)雪災(zāi)與地震震后的思考考:應(yīng)急備用通通信與后備備電源應(yīng)急與備用用通信系統(tǒng)統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)該建設(shè)一一套基于無無線的應(yīng)急急與備用通通信系統(tǒng)：：點對點微波波+點對多點無無線接入（寬帶多媒體體集群系統(tǒng)統(tǒng)）后備電源系系統(tǒng)建設(shè)分布式電源源+微電網(wǎng)技術(shù)術(shù)微通信網(wǎng)：：脫網(wǎng)自通通與自組網(wǎng)網(wǎng)技術(shù)2022/12/8NCEPU19第三部分：：智能電網(wǎng)網(wǎng)--電力通信的的機遇和挑挑戰(zhàn)2022/12/8NCEPU201.電力通信專專業(yè)的發(fā)展展機遇通信網(wǎng)的規(guī)規(guī)模和覆蓋蓋范圍不斷斷擴大：涵涵蓋發(fā)電、、輸電（線線路）、配配網(wǎng)、用電電、調(diào)度、、變電6大環(huán)節(jié)的通通信網(wǎng)絡(luò)；；業(yè)務(wù)拓展：：電網(wǎng)業(yè)務(wù)務(wù)、增值服服務(wù)？2.電力通信產(chǎn)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展展機遇滿足電網(wǎng)，，特別是智智能電網(wǎng)業(yè)業(yè)務(wù)需求的的通信設(shè)備備制造產(chǎn)業(yè)業(yè)及相關(guān)服服務(wù)產(chǎn)業(yè)；；3.提升電力系系統(tǒng)通信專專業(yè)地位絕絕佳時機兩網(wǎng)的融合合，一次網(wǎng)網(wǎng)和通信網(wǎng)網(wǎng)密不可分分，信息通通信地位及及其支撐作作用更加重重要；3.1智能電網(wǎng)條條件下電力力通信的機機遇2022/12/8NCEPU214.電力通信技技術(shù)水平（（科研及研研制）將大大大提升；；5.電力通信科科研創(chuàng)新與與成果：依依托中國智智能電網(wǎng)工工程，形成成一批具有有國際領(lǐng)先先水平的科科研成果。。智能電網(wǎng)條條件下電力力通信的機機遇’2022/12/83.2智能能電電網(wǎng)網(wǎng)條條件件下下電電力力通通信信面面臨臨的的挑挑戰(zhàn)戰(zhàn)抓住住根根本本自主主創(chuàng)創(chuàng)新新人力力資資源源的的嚴重重不不足足通信信網(wǎng)網(wǎng)建建設(shè)設(shè)的若若干干問問題題對公公網(wǎng)網(wǎng)通通信信技技術(shù)的的行行業(yè)業(yè)化化改改進進2022/12/823抓住根本本，不要要舍本逐逐末智能電網(wǎng)網(wǎng)的根本本：節(jié)能能減排??！電力通信信的根本本：保證證生產(chǎn)！！自主創(chuàng)新新是國家家的基本本國策歷史上任任何一次次經(jīng)濟的的飛速發(fā)發(fā)展都離離不開創(chuàng)創(chuàng)新技術(shù)術(shù)；以智智能電網(wǎng)網(wǎng)為代表表的能源源產(chǎn)業(yè)將將是下一一代技術(shù)術(shù)創(chuàng)新與與經(jīng)濟發(fā)發(fā)展的主主體。挑戰(zhàn)一：：抓住根根本、自自主創(chuàng)新新2022/12/8NCEPU24先抓配電電網(wǎng)和大大用戶，，緩抓居居民用戶戶及智能能電表中國的電電價對居居民用戶戶不敏感感中國電力力市場改改革還不不深入中國電力力通信還還沒有運運營權(quán)具體措施施2022/12/825通信及相相關(guān)專業(yè)業(yè)人力資資源不足足的問題題日益明明顯：近五年來來通信資資源及設(shè)設(shè)備數(shù)量量至少翻翻了兩番番；而通信專專業(yè)人員員數(shù)量增增加得很很少；智能電網(wǎng)網(wǎng)的通信信接入網(wǎng)網(wǎng)建設(shè)無無人可用用！盡快進行行通信及及相關(guān)專專業(yè)人力力資源的的儲備??！挑戰(zhàn)二：：人力資資源的嚴嚴重不足足廣東廣西云南貴州海南2022/12/8NCEPU261.智能電網(wǎng)網(wǎng)的發(fā)展展，新業(yè)業(yè)務(wù)、新新模式對對通信的的新需求求；智能電網(wǎng)網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)發(fā)展預(yù)測測、業(yè)務(wù)務(wù)流量預(yù)預(yù)測分析析、相關(guān)關(guān)業(yè)務(wù)性性能保障障技術(shù)2.智能電網(wǎng)網(wǎng)6大環(huán)節(jié)的的信息通通信保障障；尤其是配配電和用用電網(wǎng)的的通信方方式急需需解決3.現(xiàn)有信息息、通信信網(wǎng)的融融合演進進策略；；現(xiàn)有通信信網(wǎng)不是是推倒重重來，而而是如何何保護現(xiàn)現(xiàn)有投資資，平滑滑過渡4.網(wǎng)絡(luò)安全全問題（（一個更更加突出出的問題題，二次次防護的的領(lǐng)域也也需要擴擴展與修修訂）；；5.電力力通信網(wǎng)網(wǎng)的規(guī)劃劃問題（電源接接入點的的增加））；瓶頸：通通信接入入網(wǎng)（配配電通信信網(wǎng)）建建設(shè)的問問題！挑戰(zhàn)三：：通信網(wǎng)網(wǎng)建設(shè)的的若干問問題2022/12/827智能電網(wǎng)網(wǎng)中電力力通信的的特點：：缺的不是是算法，，而是數(shù)數(shù)據(jù)！少的不是是終端，，而是通通道！薄弱的不不是骨干干網(wǎng)，而而是接入網(wǎng)??！通信接入入網(wǎng)的建建設(shè)問題題信息通信通道采集控制終端數(shù)據(jù)智能管理系統(tǒng)2022/12/828通信接入入網(wǎng)技術(shù)術(shù)的對比比選擇智能電網(wǎng)網(wǎng)對通信信網(wǎng)要求求：具備雙向向性、實實時性、、可靠性性特征，，出于安安全性靠靠慮理論論上應(yīng)是是與公網(wǎng)網(wǎng)隔離的的電力通通信專網(wǎng)網(wǎng)具備技術(shù)術(shù)先進性性，能夠夠承載智智能電網(wǎng)網(wǎng)現(xiàn)有業(yè)業(yè)務(wù)和未未來擴展展業(yè)務(wù)最好具備備自主知知識產(chǎn)權(quán)權(quán)，可具具有面向向智能電電網(wǎng)業(yè)務(wù)務(wù)的定制制開發(fā)和和業(yè)務(wù)升升級能力力智能電網(wǎng)網(wǎng)中通信信接入網(wǎng)網(wǎng)技術(shù)的的對比選選擇公網(wǎng)與與專網(wǎng)網(wǎng)：專專網(wǎng)??！寬帶網(wǎng)網(wǎng)與窄窄帶網(wǎng)網(wǎng)：寬寬帶網(wǎng)網(wǎng)！光纖網(wǎng)網(wǎng)還是是寬帶帶無線線接入入網(wǎng)：：OPPC+EPON.vs.BWA？2022/12/8NCEPU291G（Analog）2G（Digital）3G（IMT2000）3G＋（LTE/AIE）2.4GHz5.8GHzWLAN高速WLANWPANWiMAX802.16eIMT-advanced4GCDMA2000EVDOTD-SCDMA/HSPAWCDMA/HSPAIS95/CDMA2000-1x/GSMAMPSETACSJTACSNMTRFIDZigBeeMANetPAN802.11a/g/b～14.4kbps144kbps384kbps<50Mbps<100Mbps數(shù)據(jù)速速率移動性性低速中速高速1995200020052010+無線通通信技技術(shù)標標準的的演進進泛在異異構(gòu)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)SCDMASCDMA寬帶無無線BluetoothWiMAX802.16d2022/12/8NCEPU30電力寬寬帶無無線接接入解解決方方案PCMCIA卡PDA電力移動寬帶移動OA移動ERP移動MIS移動視頻會議MEMRTU傳感器城區(qū)配電網(wǎng)通信遠程抄表負荷控制配電網(wǎng)自動化CPE移動售電營業(yè)所聯(lián)網(wǎng)電力移動營銷IP網(wǎng)絡(luò)BSIPIP網(wǎng)絡(luò)業(yè)業(yè)務(wù)平平臺Internet網(wǎng)絡(luò)管管理系系統(tǒng)各業(yè)務(wù)服務(wù)器調(diào)度服務(wù)器視頻服務(wù)器BS可移動視頻集群電話電力應(yīng)急指揮通信工程搶險線路巡視應(yīng)急通信保障農(nóng)村電網(wǎng)通信農(nóng)網(wǎng)自動化移動語音農(nóng)村售電電力無線備用通信行政語音視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)采集寬帶接入車輛定位高壓線路視頻監(jiān)視其它應(yīng)用無線調(diào)度IPPBXPBXPRI2022/12/8NCEPU31配電網(wǎng)網(wǎng)通信信系統(tǒng)統(tǒng)的應(yīng)應(yīng)用情情況負控開關(guān)負控開關(guān)臺區(qū)電表負荷管理終端電臺公網(wǎng)GPRS通道居民電表遠程集中抄表終端居民電表居民電表GPRSModem230M電臺無無線信信道電力通通信塔塔移動通通信基基站移動通通信機機房230M電臺主主站前置機機前置機機服務(wù)器器其它工作站站負控工作站站配變監(jiān)監(jiān)控工作站站專線DDN/ASDL/ISDN配電自自動化化終端端FTUTTUDTULAN終端信道主站系統(tǒng)RS232暫無合合適的的通信信方式式2022/12/8NCEPU32無線寬寬帶專專用通通信網(wǎng)網(wǎng)：一一次性性解決決配電電網(wǎng)通通信問問題電力通通信塔塔SAC及網(wǎng)管服務(wù)器其它工作站負控工作站配變監(jiān)控工作站LAN終端信道主站系統(tǒng)McWiLL基站電力通信塔McWiLL基站電力通信塔McWiLL基站居民電表遠程集中抄表終端居民電表居民電表MEM160配電自動化終端FTUTTUDTUMEM160負控開關(guān)負控開關(guān)臺區(qū)電表負荷管理終端MEM1602022/12/8NCEPU33無線頻率資源源數(shù)字蜂窩GSM：890-915/935-960MHz數(shù)字蜂窩DCS-1800：1710-1785/1805-1880MHz數(shù)字蜂窩IS-95：824-849/869-894MHzWiMax:暫無可用的頻頻率資源寬帶無線接入入SCDMA：1785-1805MHz模擬集群350MHz（公安系統(tǒng)專專用）數(shù)字集群：806-821/851-866MHz數(shù)傳電臺：頻頻譜范圍223.525---231.650MHz；信道帶寬25KHz；15個全雙工信道道，10個半雙工信道道2022/12/8NCEPU34無線頻率資源源的申請microwave1.9-2.3G2GFDDwirelessaccess1.96-1.98Microwavecommunication1.7-1.9G1.7G1.8G1.9GGSM18001.71-1.755GSM18001.805-1.850SCDMA1.785—1.805FDD1.92—1.982.11—2.17TDD2.01—2.025補充2.3—2.4MSSFDDwirelessaccess1.88-1.9DECT&PHS1.9-1.92CDMA1.945-1.96CDMA1.865-1.88FutureusageCurrentusageTDD1.88—1.92補充FDD1.755—1.785補充FDD1.85—1.88附：國內(nèi)頻率率使用情況2022/12/835智能電網(wǎng)對通通信技術(shù)提出出了區(qū)別于公公眾通信網(wǎng)的的特殊要求：：數(shù)據(jù)量要求；；上下行傳輸速速率的不同要要求；針對不同業(yè)務(wù)務(wù)的不同技術(shù)術(shù)要求；實時性要求；；環(huán)境適應(yīng)性要要求；網(wǎng)絡(luò)管理要求求；網(wǎng)絡(luò)安全性要要求；應(yīng)急通信要求求；對電力業(yè)務(wù)終終端的要求。。挑戰(zhàn)四：對現(xiàn)現(xiàn)有公網(wǎng)通信信技術(shù)的行業(yè)業(yè)化改進2022/12/8NCEPU36智能電網(wǎng)條件件下配電網(wǎng)通通信的特點以數(shù)據(jù)通信為為主不同的業(yè)務(wù)有有不同的特點點和需求：線損管理（變變電臺區(qū)考核核）：數(shù)據(jù)量量適中，實時時性要求不高高。用戶智能電表表遠程雙向通通信：數(shù)據(jù)量量適中，實時時性要求適中中。分布式電源與與儲能設(shè)備的的接入控制與與管理：實時時性高、可靠靠性高。大用戶負荷管管理與控制：：實時性高，，可靠性高，，廣播、組播播。配電網(wǎng)自動化化與智能調(diào)度度：實時性高高，可靠性高高，廣播、組組播。2022/12/8NCEPU372022/12/8NCEPU37不同業(yè)業(yè)務(wù)對對通信信的不不同需需求不同業(yè)業(yè)務(wù)走走不同同的信信道？？信息安安全角角度考考慮實時性性與組組播需需求：：寬帶帶數(shù)據(jù)據(jù)集群群通信信？分布式式電源源與儲儲能設(shè)設(shè)備的的接入入控制制與管管理負荷管管理與與控制制配電網(wǎng)網(wǎng)自動動化與與智能能調(diào)度度2022/12/8NCEPU382022/12/8NCEPU38針對對其其它它需需求求的的改改進