智能電網(wǎng)-電力通信的機遇和挑戰(zhàn)(MCWILL)

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2024/8/15NCEPU2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)2024/8/15NCEPU3第一部分：從智能電網(wǎng)的起源看智能電網(wǎng)通信2024/8/15NCEPU41.1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。2024/8/15NCEPU5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2024/8/15NCEPU6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(fù)荷管理2024/8/15NCEPU71.2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(xì)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2024/8/15NCEPU8智能電網(wǎng)的目標(biāo)和本質(zhì)智能電網(wǎng)的目標(biāo)：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(dá)到節(jié)約能源和成本的目標(biāo)。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(biāo)。2024/8/15NCEPU91.3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(fù)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(yuǎn)距離輸送，以特高壓骨架為基礎(chǔ)。2024/8/15NCEPU10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。2024/8/15NCEPU11智能電網(wǎng)建設(shè)關(guān)系到國計民生，關(guān)系到國家能源戰(zhàn)略，作為支撐智能電網(wǎng)的電力通信專網(wǎng)將實現(xiàn)所有電力系統(tǒng)環(huán)節(jié)的全覆蓋，實現(xiàn)與用戶的雙向互動。智能電網(wǎng)中電力通信專網(wǎng)建設(shè)也是一項關(guān)系到國家安全及能源戰(zhàn)略的一項重大基礎(chǔ)設(shè)施工程。（國家戰(zhàn)略高度的基礎(chǔ)性支撐平臺建設(shè)工程，而不僅僅是企業(yè)行為?。?.4智能電網(wǎng)中電力通信的重要性2024/8/15NCEPU12智能電網(wǎng)中信息通信的重要性’高速、實時、雙向的信息通信精細(xì)化、智能化管理與決策數(shù)據(jù)采集與控制智能電網(wǎng)信息通信、智能管理和采集控制構(gòu)成了智能電網(wǎng)不可或缺的三個要素。而高速、實時、雙向的信息通信是智能電網(wǎng)首先要解決的基本要素。2024/8/15NCEPU13第二部分：電力系統(tǒng)通信現(xiàn)狀與存在的問題生產(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)部分通道由微波補充實現(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)2024/8/15NCEPU142.1電力通信的現(xiàn)狀

應(yīng)用業(yè)務(wù)Services數(shù)字專線PSTNIP網(wǎng)寬帶交換網(wǎng)ATM電路交換circuitswitching數(shù)據(jù)包交換Datagram虛電路Virtualcircuit分組交換Packetswitching模擬Analog/頻分復(fù)用

FDM時分復(fù)用和數(shù)字交叉連接TDM/DXC數(shù)字Digital/準(zhǔn)同步和同步數(shù)字系列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(yuǎn)程抄表ERP負(fù)荷控制視頻監(jiān)控營銷自動化視頻會議生產(chǎn)、調(diào)度通信部門行政、信息部門電力營銷部門無線230M數(shù)傳電臺無線蜂窩網(wǎng)無線蜂窩網(wǎng)無線接入網(wǎng)2024/8/15NCEPU15智能電網(wǎng)中通信平臺不僅僅是通信通道，而是智能電網(wǎng)的一部分，需要與智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)配合進行統(tǒng)一規(guī)劃；電力通信平臺需要開放的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，通用的通信標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)備與設(shè)備之間信息可互通、可互操作；電力通信網(wǎng)要能夠延伸到相關(guān)發(fā)電、送變電和終端用電設(shè)備等電網(wǎng)末端，智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)獲取、保護和控制業(yè)務(wù)都需要有效通信網(wǎng)絡(luò)加以支撐；電力通信平臺要求保證業(yè)務(wù)可靠性、保密性，能抵御黑客或非法攻擊，私密性強。瓶頸：缺乏大容量、雙向、實時的通信接入網(wǎng)支持2.2智能電網(wǎng)對電力通信特殊需求2024/8/15NCEPU16智能電網(wǎng)中的大部分工作在配電網(wǎng)上完成；隨著智能電網(wǎng)研究與建設(shè)，配電通信網(wǎng)的建設(shè)顯得越來越重要。建設(shè)一個電力專用配電通信網(wǎng)絡(luò)？開關(guān)TVFTU

城區(qū)配網(wǎng)上無合適的通信方式(一)配電通信網(wǎng)的建設(shè)問題2.3電力通信中急需解決的問題2024/8/15NCEPU17(二)雪災(zāi)與地震后的思考人類社會已經(jīng)進入高風(fēng)險社會各種突發(fā)事件隨時可能發(fā)生應(yīng)把非常態(tài)管理置于常態(tài)管理之中2024/8/15NCEPU18(二`)雪災(zāi)與地震后的思考:應(yīng)急備用通信與后備電源應(yīng)急與備用通信系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)該建設(shè)一套基于無線的應(yīng)急與備用通信系統(tǒng)：點對點微波+點對多點無線接入

（寬帶多媒體集群系統(tǒng)）后備電源系統(tǒng)建設(shè)分布式電源+微電網(wǎng)技術(shù)微通信網(wǎng)：脫網(wǎng)自通與自組網(wǎng)技術(shù)

2024/8/15NCEPU19第三部分：智能電網(wǎng)--電力通信的機遇和挑戰(zhàn)2024/8/15NCEPU201.電力通信專業(yè)的發(fā)展機遇通信網(wǎng)的規(guī)模和覆蓋范圍不斷擴大：涵蓋發(fā)電、輸電（線路）、配網(wǎng)、用電、調(diào)度、變電6大環(huán)節(jié)的通信網(wǎng)絡(luò)；業(yè)務(wù)拓展：電網(wǎng)業(yè)務(wù)、增值服務(wù)？2.電力通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展機遇滿足電網(wǎng)，特別是智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)需求的通信設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)及相關(guān)服務(wù)產(chǎn)業(yè)；3.提升電力系統(tǒng)通信專業(yè)地位絕佳時機兩網(wǎng)的融合，一次網(wǎng)和通信網(wǎng)密不可分，信息通信地位及其支撐作用更加重要；3.1

智能電網(wǎng)條件下電力通信的機遇2024/8/15NCEPU214.電力通信技術(shù)水平（科研及研制）將大大提升；5.電力通信科研創(chuàng)新與成果：依托中國智能電網(wǎng)工程，形成一批具有國際領(lǐng)先水平的科研成果。智能電網(wǎng)條件下電力通信的機遇’2024/8/153.2智能電網(wǎng)條件下電力通信面臨的挑戰(zhàn)抓住根本自主創(chuàng)新人力資源的嚴(yán)重不足通信網(wǎng)建設(shè)的若干問題對公網(wǎng)通信技術(shù)的行業(yè)化改進2024/8/1523抓住根本，不要舍本逐末智能電網(wǎng)的根本：節(jié)能減排！電力通信的根本：保證生產(chǎn)！自主創(chuàng)新是國家的基本國策歷史上任何一次經(jīng)濟的飛速發(fā)展都離不開創(chuàng)新技術(shù)；以智能電網(wǎng)為代表的能源產(chǎn)業(yè)將是下一代技術(shù)創(chuàng)新與經(jīng)濟發(fā)展的主體。

挑戰(zhàn)一：抓住根本、自主創(chuàng)新2024/8/15NCEPU24先抓配電網(wǎng)和大用戶，緩抓居民用戶及智能電表中國的電價對居民用戶不敏感中國電力市場改革還不深入中國電力通信還沒有運營權(quán)具體措施2024/8/1525通信及相關(guān)專業(yè)人力資源不足的問題日益明顯：近五年來通信資源及設(shè)備數(shù)量至少翻了兩番；而通信專業(yè)人員數(shù)量增加得很少；智能電網(wǎng)的通信接入網(wǎng)建設(shè)無人可用！盡快進行通信及相關(guān)專業(yè)人力資源的儲備！挑戰(zhàn)二：人力資源的嚴(yán)重不足廣東廣西云南貴州海南2024/8/15NCEPU261.智能電網(wǎng)的發(fā)展，新業(yè)務(wù)、新模式對通信的新需求；智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展預(yù)測、業(yè)務(wù)流量預(yù)測分析、相關(guān)業(yè)務(wù)性能保障技術(shù)2.智能電網(wǎng)6大環(huán)節(jié)的信息通信保障；尤其是配電和用電網(wǎng)的通信方式急需解決3.現(xiàn)有信息、通信網(wǎng)的融合演進策略；現(xiàn)有通信網(wǎng)不是推倒重來，而是如何保護現(xiàn)有投資，平滑過渡4.網(wǎng)絡(luò)安全問題（一個更加突出的問題，二次防護的領(lǐng)域也需要擴展與修訂）；5.電力通信網(wǎng)的規(guī)劃問題（電源接入點的增加）；瓶頸：通信接入網(wǎng)（配電通信網(wǎng)）建設(shè)的問題！挑戰(zhàn)三：通信網(wǎng)建設(shè)的若干問題2024/8/1527智能電網(wǎng)中電力通信的特點：缺的不是算法，而是數(shù)據(jù)！少的不是終端，而是通道！薄弱的不是骨干網(wǎng)，而是接入網(wǎng)！通信接入網(wǎng)的建設(shè)問題信息通信通道采集控制終端數(shù)據(jù)智能管理系統(tǒng)2024/8/1528通信接入網(wǎng)技術(shù)的對比選擇智能電網(wǎng)對通信網(wǎng)要求：具備雙向性、實時性、可靠性特征，出于安全性靠慮理論上應(yīng)是與公網(wǎng)隔離的電力通信專網(wǎng)具備技術(shù)先進性，能夠承載智能電網(wǎng)現(xiàn)有業(yè)務(wù)和未來擴展業(yè)務(wù)最好具備自主知識產(chǎn)權(quán)，可具有面向智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)的定制開發(fā)和業(yè)務(wù)升級能力智能電網(wǎng)中通信接入網(wǎng)技術(shù)的對比選擇公網(wǎng)與專網(wǎng)：專網(wǎng)！寬帶網(wǎng)與窄帶網(wǎng)：寬帶網(wǎng)！光纖網(wǎng)還是寬帶無線接入網(wǎng)：OPPC+EPON.vs.BWA？2024/8/15NCEPU291G（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)速率移動性低速中速高速1995200020052010+無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的演進泛在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)SCDMASCDMA寬帶無線BluetoothWiMAX802.16d2024/8/15NCEPU30電力寬帶無線接入解決方案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(yuǎn)程抄表負(fù)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)務(wù)平臺Internet網(wǎng)絡(luò)管理系統(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IPPBXPBXPRI2024/8/15NCEPU31配電網(wǎng)通信系統(tǒng)的應(yīng)用情況負(fù)控開關(guān)負(fù)控開關(guān)臺區(qū)電表負(fù)荷管理終端電臺公網(wǎng)GPRS通道居民電表遠(yuǎn)程集中抄表終端居民電表居民電表GPRSModem230M電臺無線信道電力通信塔移動通信基站移動通信機房230M電臺主站前置機前置機服務(wù)器其它工作站負(fù)控工作站配變監(jiān)控工作站專線DDN/ASDL/ISDN配電自動化終端FTUTTUDTULAN終端信道主站系統(tǒng)RS232暫無合適的通信方式2024/8/15NCEPU32無線寬帶專用通信網(wǎng)：一次性解決配電網(wǎng)通信問題電力通信塔SAC及網(wǎng)管服務(wù)器其它工作站負(fù)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(yuǎn)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(fù)控開關(guān)負(fù)控開關(guān)臺區(qū)電表負(fù)荷管理終端MEM1602024/8/15NCEPU33無線頻率資源數(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:暫無可用的頻率資源寬帶無線接入SCDMA：1785-1805MHz模擬集群 350MHz（公安系統(tǒng)專用）數(shù)字集群： 806-821/851-866MHz數(shù)傳電臺：頻譜范圍223.525---231.650MHz；信道帶寬25KHz；15個全雙工信道，10個半雙工信道2024/8/15NCEPU34無線頻率資源的申請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)頻率使用情況2024/8/1535智能電網(wǎng)對通信技術(shù)提出了區(qū)別于公眾通信網(wǎng)的特殊要求：數(shù)據(jù)量要求；上下行傳輸速率的不同要求；針對不同業(yè)務(wù)的不同技術(shù)要求；實時性要求；環(huán)境適應(yīng)性要求；網(wǎng)絡(luò)管理要求；網(wǎng)絡(luò)安全性要求；應(yīng)急通信要求；對電力業(yè)務(wù)終端的要求。挑戰(zhàn)四：對現(xiàn)有公網(wǎng)通信技術(shù)的行業(yè)化改進2024/8/15NCEPU36