智能電網(wǎng)電力通信的機遇和挑戰(zhàn)孫毅.ppt

智能電網(wǎng)- 電力通信的機遇和挑戰(zhàn),孫 毅,華北電力大學,通信技術(shù)研究所 副所長,2019/7/10,NCEPU 2,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),2019/7/10,NCEPU 3,第一部分：從智能電網(wǎng)的起源看智能電網(wǎng)通信,2019/7/10,NCEPU 4,1.1 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。,2019/7/10,NCEPU 5,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,2019/7/10,NCEPU 6,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,2019/7/10,NCEPU 7,1.2 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。,2019/7/10,NCEPU 8,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。,2019/7/10,NCEPU 9,1.3 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：大風電、光伏發(fā)電，遠距離輸送，以特高壓骨架為基礎(chǔ)。,2019/7/10,NCEPU 10,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。,2019/7/10,NCEPU 11,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?。?1.4 智能電網(wǎng)中電力通信的重要性,2019/7/10,NCEPU 12,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。,2019/7/10,NCEPU 13,第二部分：電力系統(tǒng)通信現(xiàn)狀與存在的問題,光纖/SDH/PDH,MIS/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),業(yè)務(wù),2019/7/10,NCEPU 14,2.1 電力通信的現(xiàn)狀,應(yīng)用業(yè)務(wù),Services,數(shù)字專線,PSTN,IP 網(wǎng),寬帶交換網(wǎng)ATM,電路交換,circuit switching,數(shù)據(jù)包交換,Datagram,虛電路,Virtual circuit,分組交換,Packet switching,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,Transmission,channel,交換技術(shù),Switching,technology,網(wǎng)絡(luò),Networks,PCM:RS232 E&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,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),2019/7/10,NCEPU 15,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)，通用的通信標準。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,2019/7/10,NCEPU 16,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)？,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,2019/7/10,NCEPU 17,(二)雪災(zāi)與地震后的思考,人類社會已經(jīng)進入高風險社會 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,2019/7/10,NCEPU 18,(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),2019/7/10,NCEPU 19,第三部分：智能電網(wǎng)-電力通信的機遇和挑戰(zhàn),2019/7/10,NCEPU 20,1.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,2019/7/10,NCEPU 21,4.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,2019/7/10,3.2 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,2019/7/10,23,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,2019/7/10,NCEPU 24,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,2019/7/10,25,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：人力資源的嚴重不足,廣東,廣西,云南,貴州,海南,2019/7/10,NCEPU 26,1.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,2019/7/10,27,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,2019/7/10,28,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？,2019/7/10,NCEPU 29,1G （Analog）,2G （Digital）,3G （IMT2000）,3G （LTE/AIE）,2.4GHz 5.8GHz WLAN,高速 WLAN,WPAN,WiMAX 802.16e,IMT-advanced 4G,CDMA2000 EVDO TD-SCDMA/HSPA WCDMA/HSPA,IS95/CDMA2000-1x/GSM,AMPS ETACS JTACS NMT,RFID ZigBee MANet,PAN,802.11a/g/b,14.4kbps,144kbps,384kbps,50Mbps,100Mbps,數(shù)據(jù)速率,移動性,低速,中速,高速,1995,2000,2005,2010+,無線通信技術(shù)標準的演進,泛在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò),SCDMA,SCDMA 寬帶無線,Bluetooth,WiMAX 802.16d,2019/7/10,NCEPU 30,電力寬帶無線接入解決方案,BS,IP,IP,網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)平臺,網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng),BS,IPPBX,PBX,PRI,2019/7/10,NCEPU 31,配電網(wǎng)通信系統(tǒng)的應(yīng)用情況,公網(wǎng)GPRS通道,230M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,負控 工作站,配變監(jiān)控 工作站,專線 DDN/ASDL/ISDN,配電自動化終端,LAN,終端,信道,主站 系統(tǒng),RS232,暫無合適的通信方式,2019/7/10,NCEPU 32,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,2019/7/10,NCEPU 33,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： 824-849/869-894MHz WiMax: 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,2019/7/10,NCEPU 34,無線頻率資源的申請,附：國內(nèi)頻率使用情況,2019/7/10,35,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,2019/7/10,NCEPU 36,智能電網(wǎng)條件下配電網(wǎng)通信的特點,以數(shù)據(jù)通信為主 不同的業(yè)務(wù)有不同的特點和需求： 線損管理（變電臺區(qū)考核）：數(shù)據(jù)量適中，實時性要求不高。 用戶智能電表遠程雙向通信：數(shù)據(jù)量適中，實時性要求適中。 分布式電源與儲能設(shè)備的接入控制與管理：實時性高、可靠性高。 大用戶負荷管理與控制：實時性高，可靠性高，廣播、組播。 配電網(wǎng)自動化與智能調(diào)度：實時性高，可靠性高，廣播、組播。,2019/7/10,NCEPU 37,2019/7/10,NCEPU 37,不同業(yè)務(wù)對通信的不同需求,不同業(yè)務(wù)走不同的信道？ 信息安全角度考慮 實時性與組播需求：寬帶數(shù)據(jù)集群通信？ 分布式電源與儲能設(shè)備的接入控制與管理 負荷管理與控制 配電網(wǎng)自動化與智能調(diào)度,2019/7/10,NCEPU 38,2019/7/10,NCEPU 38,針對其它需求的改進,環(huán)境適應(yīng)性要求 從民用級到工業(yè)級 網(wǎng)絡(luò)管理要求 把智能