2022電力確定性網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)

PAGEPAGE5電力行業(yè)確定性網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用（2022版）目錄一、背介紹 7（一）電力通信網(wǎng)組成 7（二）確定性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述 9（三）電力確定性網(wǎng)絡(luò)發(fā)展現(xiàn)狀 10二、應(yīng)場(chǎng)景需求 18（一）發(fā)電 18火電DCS 18水電站自動(dòng)化系統(tǒng) 19新能源發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng) 22發(fā)電集團(tuán)集控系統(tǒng) 23發(fā)電場(chǎng)景網(wǎng)絡(luò)通信需求 25（二）輸電 26特高壓直流輸電控制保護(hù)系統(tǒng) 26輸電狀態(tài)監(jiān)測(cè) 27輸電場(chǎng)景網(wǎng)絡(luò)通信需求 28（三）變電 29站控層網(wǎng)絡(luò) 29過(guò)程層網(wǎng)絡(luò) 30輔控系統(tǒng) 31變電場(chǎng)景網(wǎng)絡(luò)通信需求 33（四）配電 34基于IEEE802.1AS的配電網(wǎng)精準(zhǔn)時(shí)間同步授時(shí) 35配網(wǎng)差動(dòng)保護(hù) 36基于5GLAN的智能分布式配電自動(dòng)化業(yè)務(wù) 38配電網(wǎng)巡檢 38配電場(chǎng)景網(wǎng)絡(luò)通信需求 40（五）用電 40智能用電臺(tái)區(qū) 41電動(dòng)汽車(chē)充電網(wǎng)絡(luò) 42虛擬電廠 43用電場(chǎng)景網(wǎng)絡(luò)通信需求 46（六）微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng) 47三、網(wǎng)及設(shè)備 50（一）以太網(wǎng) 50交換機(jī) 50基本要求 50接口功能 50轉(zhuǎn)發(fā)功能 50管理接口 51時(shí)間同步 51時(shí)鐘源 51同步機(jī)制 52同步精度 52流量調(diào)度 52時(shí)間分片調(diào)度 52報(bào)文搶占 53流量整形 53端設(shè)備（模組） 54以太網(wǎng)控制器 54FPGATSN控制器 54（二）電力專(zhuān)網(wǎng) 551.簡(jiǎn)介 555G電力確定性網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的總體架構(gòu) 565G電力確定性網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)架構(gòu) 57關(guān)鍵能力 59電力專(zhuān)網(wǎng)通信終端 78（三）WIFI7 791.簡(jiǎn)介 79802.11be標(biāo)準(zhǔn)與前代技術(shù)特征對(duì)比 80WiFi7的技術(shù)方向及特點(diǎn) 80WiFi7關(guān)鍵技術(shù)能力 81（四）微功率無(wú)線 911.端設(shè)備 942.AP 953.網(wǎng)關(guān) 95四、網(wǎng)支撐證 96（一）網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃仿真 96TSN的仿真模型 97TSN的仿真工具簡(jiǎn)介 100（二）配置管理 100（三）測(cè)試診斷 104測(cè)試工具 104測(cè)試方法 1075G電力仿真測(cè)試系統(tǒng) 108五、發(fā)展望 111電力確定性網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)電力確定性網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)PAGEPAGE10一、 背景介紹（一）電力通信網(wǎng)組成電力能源是實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的重要組成部分。可再生能源高比例接入、分布式能源、電動(dòng)汽車(chē)及儲(chǔ)能等新興能源形態(tài)的蓬勃發(fā)展使電力系統(tǒng)正在向源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)多種要素之間互連互通、供需平衡、優(yōu)化互動(dòng)的能源互聯(lián)網(wǎng)演進(jìn)。能源流與信息流深度融合是能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵特征之一，電力通信網(wǎng)承擔(dān)著源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)各個(gè)環(huán)節(jié)的信息采集、網(wǎng)絡(luò)控制等重要業(yè)務(wù)，為能源互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施與各類(lèi)能源服務(wù)平臺(tái)消費(fèi)各環(huán)節(jié)的信息流、能量流及業(yè)務(wù)流的貫通，促進(jìn)電力系統(tǒng)整體高效協(xié)調(diào)運(yùn)行。圖1-1電力通信網(wǎng)概覽圖電力通信網(wǎng)的基本組成包括電力骨干通信網(wǎng)、電力廠站實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)以及電力通信接入網(wǎng)等，各類(lèi)網(wǎng)絡(luò)均需要在一定程度上滿足電力業(yè)務(wù)的時(shí)間同步、通信服務(wù)質(zhì)量保障、網(wǎng)絡(luò)冗余、網(wǎng)絡(luò)安全等確定性通信需求。電力骨干通信網(wǎng)由傳輸網(wǎng)、業(yè)務(wù)網(wǎng)和支撐網(wǎng)三部分組成。傳輸網(wǎng)為整個(gè)電力通信網(wǎng)提供底層的數(shù)據(jù)傳輸能力，多以光纖通信為主，微波、電力線載波、衛(wèi)星通信等為輔，多種傳輸技3國(guó)家電網(wǎng)總部、分部、直屬單位和各省公司，省級(jí)骨干傳輸網(wǎng)則連接省電力公司及其直屬單位、地市公司、省調(diào)直調(diào)發(fā)電廠及變電站等。省際傳輸網(wǎng)和省級(jí)傳輸網(wǎng)均按照雙平面建設(shè)，A平面承載生產(chǎn)控制類(lèi)業(yè)務(wù)，采用SDH，B平面承載管理信息類(lèi)業(yè)務(wù)，采用OTN電力廠站實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)部署于發(fā)電廠和變電站內(nèi)，用于監(jiān)控系統(tǒng)與控制設(shè)備間、控制設(shè)備間以及控制設(shè)備和感知設(shè)備間的通信，承載實(shí)時(shí)性、確定性和可靠性要求最高的電力實(shí)時(shí)控制業(yè)務(wù)。電力廠站實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)一般采用工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù),星型或環(huán)形拓?fù)洌匾獔?chǎng)合網(wǎng)絡(luò)冗余配置，在傳輸距離較遠(yuǎn)或電磁干擾較強(qiáng)的場(chǎng)合則采用光纖作為通信介質(zhì)。電力通信接入網(wǎng)用于電力物聯(lián)網(wǎng)中海量傳感器和智能物聯(lián)終端的接入通信，通常采用Wifi、微功率無(wú)線和電力線載波等通信技術(shù)。（二）確定性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述確定性網(wǎng)絡(luò)是為確定性業(yè)務(wù)流提供服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)，其主要特征包括：亞微秒級(jí)精度的時(shí)鐘同步、關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)通信的有界延遲和抖動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)冗余和自愈等。之前常采用VLAN和基于優(yōu)先級(jí)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)可控的時(shí)延和丟包，然而，這些技術(shù)通常只有在關(guān)鍵數(shù)據(jù)流在網(wǎng)絡(luò)容量中占比很小、網(wǎng)絡(luò)中的所有系統(tǒng)都運(yùn)行正常、沒(méi)有終端系統(tǒng)中斷網(wǎng)絡(luò)操作行為等情況下，才能工作得很好。確定性網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)是確保在最糟糕的網(wǎng)絡(luò)情況下關(guān)鍵數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。目前L1層確定性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要采用靈活以太網(wǎng)（FlexE）技術(shù)，其基本思想是通過(guò)增加時(shí)分復(fù)用的Shim層實(shí)現(xiàn)MAC層與PHY層的解耦，得到更加靈活的物理通道速率，從而實(shí)現(xiàn)鏈路捆綁、子速率和通道化3種應(yīng)用模式，承載各類(lèi)速率需求業(yè)務(wù)；通過(guò)PHY、MAC層協(xié)同調(diào)度，實(shí)現(xiàn)時(shí)隙交換以保證時(shí)延、提高帶寬利用率，也能夠與SDN技術(shù)結(jié)合實(shí)現(xiàn)對(duì)L1層的傳輸控制，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)路動(dòng)態(tài)調(diào)整。L2層的確定性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要是時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）技術(shù)。TSN技術(shù)是IEEE802.1工作小組中的TSN工作小組發(fā)展的系列IEEE802.1AS（時(shí)鐘同步）、IEEE802.1Qbv（時(shí)隙控制）、IEEE802.1Qbu&IEEE802.3br（幀搶占）、IEEE802.1CB（冗余數(shù)據(jù)傳輸）等技術(shù)保證保證L2的確定性時(shí)延；在TSN機(jī)制。通過(guò)各個(gè)機(jī)制的協(xié)同，TSNL3層的確定性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要包括DetNet（deterministicnetworking）等技術(shù)。DetNet性大網(wǎng)場(chǎng)景，在排隊(duì)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制上使用TSN定義的技術(shù)，并基于L3核心旨在定義一種通用架構(gòu)，對(duì)數(shù)據(jù)平面和L3超低時(shí)延操作、管理和維護(hù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，涉及多跳路由的時(shí)間同步、控制和安全性，動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)配置及多路徑轉(zhuǎn)發(fā)。（三）電力確定性網(wǎng)絡(luò)發(fā)展現(xiàn)狀電力通信網(wǎng)的基本組成包括電力骨干通信網(wǎng)、電力廠站實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)以及電力通信接入網(wǎng)等，各類(lèi)網(wǎng)絡(luò)均需要在一定程度上滿足電力業(yè)務(wù)的時(shí)間同步、通信服務(wù)質(zhì)量保障、網(wǎng)絡(luò)冗余、網(wǎng)絡(luò)安全等確定性通信需求。IEC61850前已經(jīng)擴(kuò)展到IEC61850標(biāo)準(zhǔn)在風(fēng)電、水電、變電、配電、分布式能源、微電網(wǎng)、儲(chǔ)能及電動(dòng)汽車(chē)等智能電網(wǎng)領(lǐng)域（2所示）。圖1-2IEC61850系列標(biāo)準(zhǔn)全景圖IEC61850標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了不同電力業(yè)務(wù)的通信傳輸延遲以及時(shí)間同步的類(lèi)型和性能指標(biāo)，并且通過(guò)將SV、GOOSE1588時(shí)通信服務(wù)，直接映射到數(shù)據(jù)鏈路層以避免其他各層的協(xié)議開(kāi)銷(xiāo)以及采用VLAN和優(yōu)先級(jí)tag802.1Q技術(shù)，最大限度地保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性（1-3所示）。圖1-3IEC61850網(wǎng)絡(luò)層次架構(gòu)圖國(guó)際上，采用TSN技術(shù)與IEC61850將電力列為T(mén)SNIEEE組織編寫(xiě)的《時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)電力應(yīng)用白皮書(shū)》【1】，時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在變電站過(guò)程層和站控層網(wǎng)絡(luò)、縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)、電力數(shù)據(jù)通信網(wǎng)、配用電融合通信網(wǎng)、綜合能源、新能源發(fā)電等電力相關(guān)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。20214IECTC57/WG10（TSN）標(biāo)準(zhǔn)編制完成《IEC61850-90-13：電力行業(yè)確定性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)報(bào)告》【2】。報(bào)告描述了目前電力通信網(wǎng)存在的問(wèn)題，提出了在變電站自動(dòng)化、縱聯(lián)保護(hù)、微電網(wǎng)、配電通信網(wǎng)等領(lǐng)域應(yīng)用TSN技術(shù)，并針對(duì)TSN與IEC61850、IEEEC37.118、104TSN性進(jìn)行了探討。文獻(xiàn)【3】對(duì)在變電站站控層和過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用TSN技術(shù)進(jìn)行了初步探討。文獻(xiàn)【4】基于TSN技術(shù)搭建了一個(gè)數(shù)字變電站的確定性網(wǎng)絡(luò)原型系統(tǒng)（如圖1-4所示），研究表明，在PTP時(shí)間同步、GOOSE、盡力而為（BE）等數(shù)據(jù)的混傳條件下，通過(guò)該確定性網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸?shù)奶l命令可比通過(guò)硬接線傳輸?shù)奶l信號(hào)減少四分之三的時(shí)間。圖1-4基于TSN的數(shù)字變電站確定性網(wǎng)絡(luò)原型系統(tǒng)圖美國(guó)能源部TSQKD項(xiàng)目（2018~2021）正在基于TSN（時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)）及QKD（量子密鑰分發(fā)）技術(shù)研究安全可靠的確定性電力及工控通信網(wǎng)絡(luò)【81-5所示，在該項(xiàng)目中，TSN技術(shù)提供時(shí)間同步、確定性調(diào)控、配置管理和流量控制，QKDTSNQKD進(jìn)行配置管理。?圖1-5TSQKD項(xiàng)目原型系統(tǒng)圖文獻(xiàn)【5】【6】采用TSN1-6所示，該測(cè)試床的仿真測(cè)試表明，可以實(shí)現(xiàn)在混傳流條100ns左右的同步控制脈沖。圖1-6基于TSN的微電網(wǎng)測(cè)試床系統(tǒng)圖文獻(xiàn)【7】采用TSN技術(shù)搭建了四節(jié)點(diǎn)的微電網(wǎng)同步相量（PMU）1-7100k采樣率數(shù)據(jù)提供低于300us300Mbps的吞吐量。圖1-7基于TSN的微電網(wǎng)PMU通信原型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)圖在國(guó)內(nèi)，IEEE1588和IEC62439站通信網(wǎng)的應(yīng)用一直是各家科研機(jī)構(gòu)和高校的研究熱點(diǎn)。文獻(xiàn)【9】分析了MMS、GOOSE、SV三網(wǎng)合一的變電站通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用現(xiàn)狀，針對(duì)目前三網(wǎng)合一網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中存在的通信實(shí)IEC62439－3并行冗余協(xié)議/高可用性無(wú)縫環(huán)網(wǎng)冗余PＲP/HSＲ的智能變電站三網(wǎng)合一網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)方案，總結(jié)了關(guān)鍵設(shè)備的研制要點(diǎn)。文獻(xiàn)【10】介紹了混合組網(wǎng)下SV報(bào)文傳輸時(shí)延測(cè)量方法和實(shí)現(xiàn)，詳細(xì)分析并對(duì)報(bào)文中與SV數(shù)據(jù)強(qiáng)關(guān)聯(lián)的時(shí)延測(cè)量值提出了基于總鏈路時(shí)延合理值和總鏈路時(shí)延誤差值作為指標(biāo)組合來(lái)進(jìn)行在線評(píng)估的方法，詳細(xì)闡述了其工程閾值的取值方法；并通過(guò)選取就地化保護(hù)專(zhuān)網(wǎng)的專(zhuān)項(xiàng)測(cè)試分析與實(shí)際應(yīng)用，驗(yàn)證了該方案的有效性和可靠性。文獻(xiàn)【11】研究了電力二次設(shè)備在多種報(bào)文共網(wǎng)共口條件下接收與發(fā)送的優(yōu)化處理機(jī)制。在接收方向上針對(duì)變電站網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴條件下的報(bào)文特點(diǎn),方法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴抑制，保證了正常報(bào)文的接收與處理;方向上提出以優(yōu)先級(jí)劃分為前提的優(yōu)化調(diào)度發(fā)送策略，保證了報(bào)文發(fā)送的實(shí)時(shí)性并充分利用了網(wǎng)絡(luò)帶寬；并基于純硬件片上系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了上述機(jī)制的實(shí)際應(yīng)用與測(cè)試。文獻(xiàn)【12】提出了基于冗余通信的就地化HSR環(huán)網(wǎng)有主分布式母線保護(hù)解決方案。研究了以主機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘作為同步對(duì)時(shí)源的采樣同步方法，并提出了分布式系統(tǒng)身份拓?fù)涠ㄎ患夹g(shù)，實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能不依賴外部時(shí)鐘、保護(hù)子機(jī)免配置和即插即用。結(jié)合分布式母線保護(hù)環(huán)網(wǎng)IEC61850-9-2GOOSE幀格式報(bào)文進(jìn)行了適用性分析，提出了滿足百兆口帶寬和傳輸延時(shí)要求的新環(huán)網(wǎng)通信幀格式；通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行驗(yàn)證技術(shù)方案的可行性。文獻(xiàn)【13】以HSＲ方案和實(shí)現(xiàn)技術(shù)為對(duì)象，研究第三代智能變電站就地模IEC62439-3標(biāo)準(zhǔn)的HSＲ組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)，主要包括基FPGA交互的互聯(lián)實(shí)現(xiàn)技術(shù)、IEEE1588對(duì)HSHS網(wǎng)時(shí)間敏感數(shù)據(jù)同步方案。文獻(xiàn)【14】闡述了電力系統(tǒng)對(duì)于時(shí)間同步的需求，同時(shí)針對(duì)目前電力系統(tǒng)所采用的各種時(shí)間同步方案作了較為具體的研究。并提出了IEEE1588時(shí)間精確同步協(xié)議在發(fā)電廠中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)方案。電力確定性網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用白皮書(shū)電力確定性網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用白皮書(shū)PAGEPAGE18二、 應(yīng)用場(chǎng)景及需求（一）發(fā)電DCSDCS制以及外圍輔助系統(tǒng)，是全廠控制系統(tǒng)的中樞?；痣姀S的DCS系統(tǒng)按功能可劃分為設(shè)備層、控制層、管理層，各個(gè)單元以及各個(gè)人機(jī)接口通過(guò)通訊系統(tǒng)連成一個(gè)有機(jī)整體，通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)于DCS它必須滿足實(shí)時(shí)性的要求，即在確定的時(shí)間限度內(nèi)完成信息的FSSS、汽機(jī)保護(hù)、發(fā)變控制DCSms間敏感通信，而鍋爐輔控、運(yùn)行監(jiān)測(cè)等子系統(tǒng)則相對(duì)不具備敏感需求。圖2-1火電DCS系統(tǒng)圖時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)TSN在設(shè)備層，提供了確定可靠的傳輸通道，確保設(shè)備層的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備關(guān)鍵控制指令優(yōu)先在DCS網(wǎng)絡(luò)傳輸，傳輸時(shí)延確定可控。控制層的工程師站、操作員站、歷史站及接口站功能與數(shù)據(jù)傳輸要求各不相同，TSN網(wǎng)絡(luò)在控制層實(shí)現(xiàn)了不同時(shí)間敏感度數(shù)據(jù)的混合傳輸，滿足了各個(gè)節(jié)點(diǎn)的通信需求。水電站自動(dòng)化系統(tǒng)現(xiàn)地二次系統(tǒng)是水電站自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分，二次系統(tǒng)設(shè)備分為三個(gè)安全區(qū)：實(shí)時(shí)生產(chǎn)控制區(qū)（安全區(qū)I）、非實(shí)時(shí)生產(chǎn)控制區(qū)（安全區(qū)II）、管理信息區(qū)（安全區(qū)III），三個(gè)安全區(qū)包括監(jiān)控、安穩(wěn)管理、相角測(cè)量、故障錄波、圖像監(jiān)控等系統(tǒng)，之間采取物理隔離或邏輯隔離等邊界防護(hù)措施（圖2-2），各系統(tǒng)獨(dú)立工作，通過(guò)硬接線或網(wǎng)絡(luò)通信進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。圖2-2水電站現(xiàn)地二次系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)（圖2-3）是水電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的核心系統(tǒng)，系統(tǒng)功能上可分為廠站層和現(xiàn)地控制層。廠站層承擔(dān)全廠數(shù)據(jù)采集、處理、集中控制、自動(dòng)發(fā)電控制等全廠性的功能；現(xiàn)地控制層由按單元分布的各現(xiàn)地控制單元LCU組成，用于完成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和控制的功能。此外，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)承擔(dān)了信息中樞的職能，向上與上級(jí)調(diào)度通信，發(fā)送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)至調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)時(shí)接受調(diào)度指令；向下與調(diào)速、勵(lì)磁、保護(hù)、在線監(jiān)測(cè)等各個(gè)子系統(tǒng)相連，完成指令下發(fā)、信息交換等功能。圖2-3水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖目前在水電站自動(dòng)化系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，極大減少了電纜施工。但數(shù)據(jù)采集及控制的完成仍嚴(yán)重依賴硬接線，例如：傳感器至遠(yuǎn)程IO要信號(hào)也以硬接線方式接入監(jiān)控系統(tǒng)。其主要原因一方面是帶通信功能的智能變送器尚未得到大范圍應(yīng)用，另一方面則是大量智能設(shè)備采用的通信協(xié)議不具有網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)延確定性。如果參與控制的數(shù)據(jù)采集或指令下發(fā)產(chǎn)生設(shè)計(jì)范圍外的延遲，會(huì)導(dǎo)致控制超調(diào)、事故擴(kuò)大等嚴(yán)重后果。另外，現(xiàn)有以太網(wǎng)技術(shù)不能在保證時(shí)間確定性的前提下，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、非實(shí)時(shí)多協(xié)議、多業(yè)務(wù)流量的共物理網(wǎng)絡(luò)傳輸，導(dǎo)致各自動(dòng)化系統(tǒng)均需要單獨(dú)組網(wǎng)，嚴(yán)重阻礙了傳輸網(wǎng)絡(luò)的共享和數(shù)據(jù)的共享。因此，引入的電力確定性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)解決以下幾方面的問(wèn)題：（1）引入時(shí)間敏感性網(wǎng)絡(luò)，解決以太網(wǎng)傳輸時(shí)延不確定問(wèn)題，以大大減少現(xiàn)場(chǎng)硬接線的數(shù)量。（2）時(shí)間敏感性網(wǎng)絡(luò)應(yīng)盡量兼容各子系統(tǒng)已有的通信規(guī)約。（3）解決多業(yè)務(wù)不能同網(wǎng)傳輸?shù)膯?wèn)題，在滿足電力系統(tǒng)安全分區(qū)的前提下，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)地控制層、廠站層統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)、多業(yè)務(wù)系統(tǒng)統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)，最終實(shí)現(xiàn)物理網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)的全面共享。新能源發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)與傳統(tǒng)的火電、水電等機(jī)組集中發(fā)電的形式不同，風(fēng)力、光伏等新能源發(fā)電系統(tǒng)是由成百上千個(gè)分布式發(fā)電單元組成，需要構(gòu)建分布式新能源發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)各個(gè)發(fā)電單元進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，掌握其運(yùn)行狀態(tài)，保證并網(wǎng)安全，同時(shí)還具有控制指令下發(fā)的功能，通過(guò)監(jiān)控平臺(tái)，優(yōu)化各個(gè)發(fā)電單元運(yùn)行狀態(tài)。圖2-4新能源發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖TSN因此其可以很好地實(shí)現(xiàn)各種設(shè)備之間的實(shí)時(shí)、確定而可靠的數(shù)據(jù)傳輸，滿足了眾多行業(yè)的應(yīng)用需求。TSN技術(shù)應(yīng)用于新能源發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)，各個(gè)地理位置上較為分散的分布式發(fā)電單元之間可實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘的精確同步，站控層關(guān)鍵控制命令下發(fā)、現(xiàn)場(chǎng)層緊急狀態(tài)上傳等時(shí)間敏感數(shù)據(jù)與其他非敏感數(shù)據(jù)共享同一通信網(wǎng)絡(luò)，既解決分布式網(wǎng)絡(luò)中同步對(duì)時(shí)問(wèn)題，又能夠?qū)Σ煌瑥S商、不同類(lèi)別的逆變器和其他相關(guān)電氣設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，采集運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，智能控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，達(dá)到數(shù)據(jù)傳輸與共享，從而實(shí)現(xiàn)新能源電站管理效率的最優(yōu)化。同時(shí)結(jié)合大數(shù)據(jù)模型進(jìn)行故障預(yù)測(cè)與分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并定位設(shè)備故障，為用戶快速發(fā)現(xiàn)和排除故障提供有力支持，提供電站的整體發(fā)電效率，增加電站的經(jīng)濟(jì)效益。發(fā)電集團(tuán)集控系統(tǒng)集控系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)通信技術(shù)、智能測(cè)控技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)及自動(dòng)化技術(shù)，對(duì)發(fā)電企業(yè)全廠進(jìn)行集中監(jiān)視、集中控制、集中調(diào)度、集中管理，是電廠的生產(chǎn)控制中心，具有設(shè)備多、層次深、功能全等特點(diǎn)。集控系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確地掌握企業(yè)設(shè)備運(yùn)維、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)狀況，實(shí)現(xiàn)以實(shí)時(shí)企業(yè)管理指令指導(dǎo)生產(chǎn)，以生產(chǎn)指令優(yōu)化底層控制，達(dá)到規(guī)范業(yè)務(wù)流程、提高工作效率、降低企業(yè)成本、節(jié)能降耗、環(huán)保等目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)集約化、流程化、規(guī)范化管理，提升電廠安全運(yùn)行水平。因此，要求集控系統(tǒng)必須具備可靠性、穩(wěn)定性和開(kāi)放性。圖2-5發(fā)電集團(tuán)集控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖TSN集控系統(tǒng)中的控制數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)等不同時(shí)間敏感度、不同帶寬需求的數(shù)據(jù)可以在TSN的時(shí)延進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，滿足集控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸需求。TSN絡(luò)所具備的開(kāi)放性與兼容性，可以較好的兼顧不同的場(chǎng)景應(yīng)用既有協(xié)議，并對(duì)集控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各個(gè)子系統(tǒng)的集成，提供了良好的通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。此外，TSNIEEE802.1Qcc置模型也非常適合應(yīng)用于集控系統(tǒng)。當(dāng)集控系統(tǒng)中有新增支持IEEE802.1QccTSNSDN協(xié)商完成新增設(shè)備的接入配置，實(shí)現(xiàn)了集控系統(tǒng)的智能運(yùn)維，減輕了集控系統(tǒng)的人工干預(yù)工作，保證了電廠集控系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定運(yùn)行。發(fā)電場(chǎng)景網(wǎng)絡(luò)通信需求（二）輸電特高壓直流輸電控制保護(hù)系統(tǒng)直流控制保護(hù)系統(tǒng)是特高壓直流輸電的“大腦”，不間斷地控制著交直流轉(zhuǎn)換、直流功率輸送的全部過(guò)程，并且保護(hù)直流換流站所有電氣設(shè)備以及直流輸電線路免受電氣故障的損害。特高壓直流輸電控制保護(hù)系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，完全冗余配置，按照控制級(jí)別的不同分為運(yùn)行人員控制系統(tǒng)、保護(hù)控制設(shè)備、閥控設(shè)備以及現(xiàn)場(chǎng)I/O設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)等。圖2-6特高壓直流輸電控制保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖運(yùn)行人員控制系統(tǒng)與保護(hù)控制設(shè)備通過(guò)冗余配置的以太網(wǎng)組網(wǎng)通信，保護(hù)控制設(shè)備與現(xiàn)場(chǎng)I/O設(shè)備間通過(guò)冗余配置的光纖現(xiàn)場(chǎng)總線（Profibus-DP、CAN）或?qū)崟r(shí)以太網(wǎng)通信，保護(hù)控制設(shè)備與測(cè)量系統(tǒng)及閥控設(shè)備均通過(guò)冗余配置的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)串行光纖通信。在特高壓直流輸電控制保護(hù)系統(tǒng)引入電力確定性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可改善以太網(wǎng)傳輸時(shí)延不確定、傳輸可靠性差以及以太網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線并存而導(dǎo)致的系統(tǒng)復(fù)雜度過(guò)高、網(wǎng)絡(luò)層次不夠清晰的問(wèn)題。輸電狀態(tài)監(jiān)測(cè)輸電狀態(tài)監(jiān)測(cè)應(yīng)用場(chǎng)景主要包括輸電線路狀態(tài)實(shí)時(shí)感知與智能診斷、自然災(zāi)害全景感知與預(yù)警、線路檢修智能輔助等方面，應(yīng)用如下圖所示。圖2-7輸電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景圖通過(guò)微功率無(wú)線傳感網(wǎng)、鏈狀多跳組網(wǎng)及物聯(lián)代理等方式實(shí)現(xiàn)信息互聯(lián)及融合，利用邊緣計(jì)算實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的初步診斷及告警，依托設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)高級(jí)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)、多源信息數(shù)據(jù)的融合分析與深化應(yīng)用；利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等人工智能手段實(shí)現(xiàn)輸電線路狀態(tài)主動(dòng)評(píng)估、智能預(yù)警及精準(zhǔn)運(yùn)維，進(jìn)一步提升線路運(yùn)維保障能力，提高線路運(yùn)檢效率效益。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)感知關(guān)鍵部件狀態(tài)信息（如貼片溫度、智能間隔棒）、設(shè)備缺陷信息、線路通道不良工況（雷電、風(fēng)害、覆冰等）信息，采用邊緣計(jì)算技術(shù)，實(shí)時(shí)開(kāi)展線路狀態(tài)評(píng)價(jià)，自動(dòng)提出檢修建議，利用云計(jì)算、遠(yuǎn)程視頻、智能穿戴設(shè)備等多種手段，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)全過(guò)程遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與安全管控。在輸電狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)引入電力確定性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可在鏈狀多跳組網(wǎng)的微功率無(wú)線傳感網(wǎng)基礎(chǔ)上保證告警等重要數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和可靠性，實(shí)現(xiàn)輸電監(jiān)測(cè)各終端的時(shí)間同步，并提高微功率無(wú)線傳感網(wǎng)的帶寬利用效率。輸電場(chǎng)景網(wǎng)絡(luò)通信需求（三）變電智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)定義的數(shù)據(jù)接口模型，采用“三層設(shè)備，兩層網(wǎng)絡(luò)”結(jié)構(gòu)：設(shè)備裝置根據(jù)實(shí)現(xiàn)功能不同分為站控層、間隔層和過(guò)程層設(shè)備，層與層設(shè)備間信息交換通過(guò)站控層網(wǎng)絡(luò)、過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。此外，智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)還包括了集成了一次設(shè)備在線監(jiān)測(cè)、火災(zāi)消防、安防、動(dòng)環(huán)等系統(tǒng)的變電站輔控系統(tǒng)以及集成在線智能巡視主機(jī)、高清視頻、紅外測(cè)溫、巡檢機(jī)器人等設(shè)備的變電站在線智能巡視系統(tǒng)。圖2-8智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖站控層網(wǎng)絡(luò)智能變電站采用三層兩網(wǎng)結(jié)構(gòu)，三層指的是站控層、間隔層、過(guò)程層，兩網(wǎng)指的是站控層網(wǎng)絡(luò)和間隔層網(wǎng)絡(luò)。站控層設(shè)備包括數(shù)據(jù)服務(wù)器、監(jiān)控主機(jī)、工程師站、五防主機(jī)、順控主機(jī)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)、綜合應(yīng)用服務(wù)器、PMU數(shù)據(jù)集中器、時(shí)間同步裝置等。間隔層設(shè)備包括繼電保護(hù)裝置、測(cè)控裝置、穩(wěn)控、PMU、故障錄波裝置、網(wǎng)絡(luò)記錄分析儀、主設(shè)備在線監(jiān)測(cè)裝置等。保護(hù)、測(cè)控等間隔層裝置通過(guò)站控層網(wǎng)絡(luò)將信號(hào)上送至站控層監(jiān)控后臺(tái)、數(shù)據(jù)服務(wù)器等設(shè)備。數(shù)據(jù)服務(wù)器負(fù)責(zé)將站內(nèi)信號(hào)上送至調(diào)度系統(tǒng)，同時(shí)接收調(diào)度控制命令，然后將控制命令下發(fā)到測(cè)控裝置。后臺(tái)的控制命令則直接發(fā)送至測(cè)控裝置。100Mbps為星型，可通過(guò)劃分虛擬局域網(wǎng)（VLAN）將網(wǎng)絡(luò)分隔成不同的邏輯網(wǎng)段。220kV及以上電壓等級(jí)智能變電站的站控層網(wǎng)絡(luò)要求冗余配置,主要通信服務(wù)為MMS、GOOSE、SNTP過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)過(guò)程層設(shè)備包括智能終端、合并單元、合智一體裝置等。過(guò)程層設(shè)備采集開(kāi)關(guān)量、互感器模擬量信息，通過(guò)過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)以SV/GOOSE報(bào)文的形式上送至間隔層保護(hù)、測(cè)控裝置,保護(hù)、測(cè)控裝置可通過(guò)GOOSE報(bào)文將保護(hù)控制命令發(fā)給智能終端或合智一體裝置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)、刀閘等一次設(shè)備的控制操作。過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方案較多，保護(hù)可采用直采直跳、直采網(wǎng)跳、網(wǎng)采網(wǎng)跳方式，GOOSE、SV可采用不組網(wǎng)、共網(wǎng)、獨(dú)立組網(wǎng)等方式，網(wǎng)絡(luò)配置可采用按串（間隔）和多串（間隔）方式。智能變電站的過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)采用100Mbps及以上速率的工業(yè)以太網(wǎng)，拓?fù)錇樾切停ㄐ沤橘|(zhì)為光纖，要求冗余配置,主要通信服務(wù)為GOOSE、SV、PTP等報(bào)文。輔控系統(tǒng)變電站輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)提供視頻監(jiān)控、安全防護(hù)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、輔助控制等功能，對(duì)變電站安全可靠運(yùn)行至關(guān)重要，成為變電站信息化建設(shè)的重要支撐部分。圖2-9智能變電站輔控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖智能變電站輔助設(shè)備全面監(jiān)控系統(tǒng)包括安全I(xiàn)IIV輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)集成了變電站在線監(jiān)測(cè)、消防、安全防范、環(huán)境監(jiān)測(cè)、SF6監(jiān)測(cè)、照明控制、智能鎖控、電纜溝火災(zāi)監(jiān)測(cè)等子系統(tǒng)輔助設(shè)備，為變電站綜合監(jiān)控提供輔助支撐。視頻監(jiān)控系統(tǒng)能獨(dú)立完成視頻監(jiān)控相關(guān)業(yè)務(wù)，提供音視頻、數(shù)據(jù)、告警及狀態(tài)等信息遠(yuǎn)程采集、傳輸、儲(chǔ)存、處理。智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)主要由巡檢主機(jī)、機(jī)器人、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等組成，巡檢主機(jī)下發(fā)控制、巡檢任務(wù)等指令，控制機(jī)器人和視頻監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)展室內(nèi)外設(shè)備聯(lián)合巡檢作業(yè)，巡檢完成后將巡檢數(shù)據(jù)、采集文件等上送到主站系統(tǒng)。感知層包括變電站端的機(jī)器人、視頻監(jiān)控、消防、安防、燈光控制、環(huán)境監(jiān)測(cè)、水浸監(jiān)測(cè)等子系統(tǒng)，以及其他未接入輔控系統(tǒng)的輔助監(jiān)測(cè)、感知設(shè)備，通過(guò)傳感器、攝像機(jī)、控制器等設(shè)備采集變電站前端的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)、控制前端輔控設(shè)備行為，并以多種通信方式對(duì)主輔設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理，為變電站輔助設(shè)備一體化監(jiān)控平臺(tái)的高級(jí)應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)源。100Mbps撲為星型，智能巡檢機(jī)器人、溫度、煙感、水浸等傳感器可通過(guò)工業(yè)Wifi如變電站發(fā)生預(yù)警、故障、火災(zāi)、暴雨等異常情況，站內(nèi)輔助監(jiān)控主機(jī)主動(dòng)啟用機(jī)器人、視頻監(jiān)控、燈光、環(huán)境監(jiān)控、消防等設(shè)備設(shè)施，立體呈現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行情況和環(huán)境數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)主輔設(shè)備智能聯(lián)動(dòng)、協(xié)同控制，為設(shè)備異常判別和指揮決策提供信息支撐。變電場(chǎng)景網(wǎng)絡(luò)通信需求在變電場(chǎng)景引入電力確定性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有望提升變電站通信網(wǎng)絡(luò)以下性能：（1）保證重要信息傳輸?shù)拇_定性和可靠性。（2）實(shí)現(xiàn)變電站通信網(wǎng)絡(luò)的智能運(yùn)維管理，提升網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行可靠性。（3）支撐變電站通信網(wǎng)逐步升級(jí)到融合網(wǎng)絡(luò)，支持設(shè)備靈活擴(kuò)展、滿足設(shè)備即插即用；支持智能傳感器、視頻終端等異構(gòu)信息安全無(wú)縫的接入；實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的安全、可靠、實(shí)時(shí)、高效的共網(wǎng)傳輸；（四）配電智能配電通信網(wǎng)是智能配電網(wǎng)的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)智能配電網(wǎng)的基礎(chǔ)條件。智能配電通信網(wǎng)建設(shè)目標(biāo)是：利用經(jīng)濟(jì)合理、先進(jìn)成熟的通信技術(shù)，滿足智能配電網(wǎng)發(fā)展各階段對(duì)電力通信網(wǎng)絡(luò)的需求，支持各類(lèi)業(yè)務(wù)的靈活接入，為電力智能化系統(tǒng)或設(shè)備提供“即插即用”的電力通信保障，為電力用戶與分布式能源提供信息交互通信渠道。智能配電通信網(wǎng)需滿足高級(jí)配電自動(dòng)化、配網(wǎng)保護(hù)、分布式能源接入、精準(zhǔn)負(fù)荷控制、配網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)等業(yè)務(wù)的通信需求。目前，配電通信網(wǎng)多采用工業(yè)以太網(wǎng)、XPON、無(wú)線公網(wǎng)等通信技術(shù)。公網(wǎng)承載能力有限，難以有效支撐配用電網(wǎng)各類(lèi)終端可觀可測(cè)用戶雙向互動(dòng)等業(yè)務(wù)快速發(fā)展，各類(lèi)電網(wǎng)設(shè)備、電力終端、用電客戶的通信需求爆發(fā)式增長(zhǎng)。配用電網(wǎng)的通信的業(yè)務(wù)可分為控制和采集兩大類(lèi)。各類(lèi)業(yè)務(wù)通信需求如下表所示：上表中的智能分布式配電自動(dòng)化、精準(zhǔn)負(fù)荷控制、分布式能源調(diào)控以及移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)管控等關(guān)鍵業(yè)務(wù)對(duì)通信系統(tǒng)的確定性、實(shí)時(shí)性和可靠性提出了極高的要求。配電通信網(wǎng)絡(luò)的骨干通信網(wǎng)宜采用光纖專(zhuān)網(wǎng)，終端通信接入網(wǎng)主要包括光纖專(zhuān)網(wǎng)、配電線載波、無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)和無(wú)線公網(wǎng)等多種方式，應(yīng)因地制宜，綜合采用多種通信方式，并支持SDH、工業(yè)以太網(wǎng)與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)混合組網(wǎng)通信。5G5GIEEE802.1AS的配電網(wǎng)精準(zhǔn)時(shí)間同步授時(shí)基于5G+確定性網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)，可以為配用電智能終端提供微秒級(jí)的精準(zhǔn)時(shí)鐘同步授時(shí)，一方面解決了電力業(yè)務(wù)高精度授時(shí)需求，另一方面，間接降低了網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)的嚴(yán)苛要求。5G5GIEEE802.1AS圖2-10基于5G+TSN的配電網(wǎng)精準(zhǔn)時(shí)鐘同步授時(shí)源時(shí)鐘可取自北斗/GPSIEEE802.1AS的配用電網(wǎng)精準(zhǔn)時(shí)鐘同步授時(shí)系統(tǒng)可采用IEEE802.1AS/GPS授時(shí)異構(gòu)組網(wǎng)、實(shí)現(xiàn)天地互備，大幅提高網(wǎng)絡(luò)授時(shí)的安全可靠性；5GgPTP網(wǎng)絡(luò)授時(shí)或北斗/GPS授時(shí)獲取時(shí)鐘，同時(shí)將時(shí)鐘信息通過(guò)空口廣播（SIB16）或單播（SFN點(diǎn)）5GCPE；5GCPEIRIG-B口方式傳遞給配電終端，實(shí)現(xiàn)配單終端間微秒級(jí)的高精時(shí)鐘同步需求。配網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)現(xiàn)有配電網(wǎng)保護(hù)配置方式下，線路某處發(fā)生故障，將造成變電站出線開(kāi)關(guān)跳閘，整條線路都會(huì)停電，然后依靠配電自動(dòng)化主站進(jìn)行故障隔離和供電恢復(fù)，整個(gè)過(guò)程往往持續(xù)幾分鐘至幾十分鐘，嚴(yán)重影響用戶用電感受。隨著分布式電源接入到配電網(wǎng)中，配電網(wǎng)故障電流等級(jí)、潮流方向發(fā)生了較大變化，傳統(tǒng)的三段式過(guò)流保護(hù)已經(jīng)難以滿足配電網(wǎng)保護(hù)“四性”的要求。多電力電子設(shè)備的接入和高滲透分布式發(fā)電（DG）的并網(wǎng)給配網(wǎng)保護(hù)帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。逆變型分布式發(fā)電是目前分布式發(fā)電接入配網(wǎng)的主要形式。包括逆變器在內(nèi)的多種類(lèi)型的電力電子裝置并網(wǎng)成為配網(wǎng)運(yùn)行的新常態(tài)。但是電力電子裝置建模困難，潮流特性和受控特性分析復(fù)雜，導(dǎo)致傳統(tǒng)過(guò)流配網(wǎng)保護(hù)難以配置，易出現(xiàn)拒動(dòng)和誤動(dòng)等事故導(dǎo)致配電網(wǎng)傳統(tǒng)過(guò)流保護(hù)適應(yīng)性降低，逐漸不能適應(yīng)有源配電網(wǎng)、主動(dòng)配電網(wǎng)的發(fā)展需要。分布式差動(dòng)保護(hù)能夠?qū)崿F(xiàn)故障區(qū)段的快速定位與隔離，但差動(dòng)保護(hù)要求保護(hù)裝置之間實(shí)時(shí)快速通信，之前只有光纖能夠滿足這種高要求，但存在光纜敷設(shè)困難和投資太高的問(wèn)題。配網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)各側(cè)保護(hù)終端都通過(guò)通信通道將本端的電氣測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)送給對(duì)側(cè)，同時(shí)接收對(duì)側(cè)發(fā)送的數(shù)據(jù)并加以比較，判斷故障位置是否在保護(hù)范圍內(nèi)，并決定是否啟動(dòng)將故障切除。1200Hz0.833ms次數(shù)據(jù)，單次數(shù)據(jù)量為245Byte2.36Mbps。由于配網(wǎng)故障發(fā)生是隨機(jī)的，配網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)需要持續(xù)實(shí)時(shí)通信傳遞數(shù)據(jù)來(lái)判斷和檢測(cè)線路是否發(fā)生故障，因此具有持續(xù)上行帶寬流量需求，并且對(duì)對(duì)帶寬資源保障要求高。此外，持續(xù)通信也將產(chǎn)生大量的網(wǎng)絡(luò)流量，單個(gè)終端DOU886GB，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的流量承載能力要求高。配網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)的業(yè)務(wù)要求網(wǎng)絡(luò)時(shí)延≤15ms。5G無(wú)線通信技術(shù)憑借其超高帶寬、超低時(shí)延、高可靠性等技術(shù)特點(diǎn)，適應(yīng)于無(wú)線通信通道下的配網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)算法，解決5G通信的網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)解決配網(wǎng)無(wú)線差動(dòng)保護(hù)應(yīng)用安全性及可靠性問(wèn)題，相關(guān)技術(shù)融合創(chuàng)新提高了配網(wǎng)故障快速處理的能力，顯著提升了配電網(wǎng)的供電可靠性。5GLAN的智能分布式配電自動(dòng)化業(yè)務(wù)智能分布式配電自動(dòng)化業(yè)務(wù)采用IEC61850GOOSE該協(xié)議基于二層組播方式進(jìn)行通信。不同組播組不僅組播MAC相互有區(qū)別，同時(shí)也攜帶不同的VLAN。5GLAN技術(shù)，可支持VLANMAC5G間的GOOSE圖2-11利用5GLAN技術(shù)實(shí)現(xiàn)配電終端間的GOOSE通信配電網(wǎng)巡檢5G5G5G（TSN）標(biāo)準(zhǔn)是在精準(zhǔn)的時(shí)間刻度下保證嚴(yán)格的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性；是控制系統(tǒng)從傳感器，計(jì)算機(jī)視覺(jué)應(yīng)用程序等接收數(shù)據(jù)的理想選擇。5G可以為工業(yè)控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)流量提供低延遲和可靠的確定性功能；無(wú)線技術(shù)可以為整個(gè)工業(yè)制造設(shè)施和工廠提供系統(tǒng)連接的靈活性。TSN-over-5G5GTSN服務(wù)，因此傳感器、執(zhí)行器等工業(yè)設(shè)備可以基于無(wú)線信道，與工業(yè)控制器進(jìn)行確定性通信。這與工業(yè)4.0啟用新業(yè)務(wù)模型和簡(jiǎn)化工廠運(yùn)營(yíng)的潛力。TSN-over-5GTSN5GTSN操作，5G（URLLC）傳輸，5G（QoS）管理和智能調(diào)度程序算法。當(dāng)前城市的電網(wǎng)設(shè)備檢測(cè)系統(tǒng)中，需要依賴網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸與控制。在網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建中，出于對(duì)穩(wěn)定性的考慮，使用的是傳統(tǒng)的光纖網(wǎng)絡(luò)來(lái)確保網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)母咝耘c穩(wěn)定性。然而對(duì)于光纖的維護(hù)，成本確十分的昂貴，如何降低網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)成本同時(shí)保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性成為了新的課題。在這樣的場(chǎng)景下，使用5G技術(shù)是最好的選擇，5G的靈活組網(wǎng)，能夠替代光纖保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。但如何確保傳輸?shù)牡蜁r(shí)延？此時(shí)使用TSNover5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)便可以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性，完美替代傳統(tǒng)的光纖組網(wǎng)方案，降低配電網(wǎng)巡檢的成本。配電場(chǎng)景網(wǎng)絡(luò)通信需求（五）用電用電作為整個(gè)電力系統(tǒng)的需求環(huán)節(jié)，是能源互聯(lián)網(wǎng)的重要價(jià)值呈現(xiàn)，在“碳中和”的大背景下，用電呈現(xiàn)明顯的清潔化、高效化、智能化發(fā)展趨勢(shì)。用電服務(wù)直接面向用電客戶，用電側(cè)終端數(shù)量多、終端類(lèi)型多、設(shè)備分散、網(wǎng)絡(luò)通道環(huán)境復(fù)雜、應(yīng)用場(chǎng)景多樣。通依托智能用電設(shè)備、智能電表、智能開(kāi)關(guān)、智能插座、物聯(lián)網(wǎng)關(guān)等5G/LTE、以太網(wǎng)、無(wú)線、HPLC術(shù)，把單個(gè)用電設(shè)備從信息孤島變成可以遠(yuǎn)程感知、智慧管控的智慧用電平臺(tái)，實(shí)時(shí)鏈接用電各環(huán)節(jié)設(shè)備、客戶、數(shù)據(jù)，全面承載營(yíng)銷(xiāo)運(yùn)營(yíng)管理、客戶服務(wù)、新興業(yè)態(tài)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)全面連接、業(yè)務(wù)全程在線、客戶服務(wù)全新體驗(yàn)、能源生態(tài)開(kāi)放共享。智能用電臺(tái)區(qū)智能用電臺(tái)區(qū)以優(yōu)質(zhì)的供電質(zhì)量、高效的運(yùn)營(yíng)效率和優(yōu)良的用戶體驗(yàn)為目標(biāo)，采用基于智能融合終端、傳感網(wǎng)等多種先進(jìn)的信息化、智能化技術(shù)、設(shè)備及運(yùn)維管理手段，充分融合不同系統(tǒng)、不同設(shè)備數(shù)據(jù)，支撐用電主動(dòng)運(yùn)維、全壽命周期管理、多元負(fù)荷消納等應(yīng)用功能，通過(guò)低壓故障預(yù)判、停電事件感知和低壓故障定位，提高主動(dòng)檢修、故障搶修工作效率，實(shí)現(xiàn)供電質(zhì)量、運(yùn)營(yíng)效率和用戶體驗(yàn)的全面提升。擴(kuò)充配電業(yè)務(wù)功能模塊營(yíng)銷(xiāo)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)PMS擴(kuò)充配電業(yè)務(wù)功能模塊營(yíng)銷(xiāo)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)PMS系統(tǒng)供電服務(wù)指揮平臺(tái)5G/LTE/EPON5G/LTE/EPON智能融合終端HPLCHPLC配電網(wǎng)智能低壓電纜分支箱智能綜合配電箱智能用戶表箱圖2-12智能用電臺(tái)區(qū)通信系統(tǒng)圖智能綜合配電箱智能用戶表箱通信層采用“遠(yuǎn)程通信網(wǎng)+本地通信網(wǎng)”的技術(shù)架構(gòu)，通過(guò)通信通道IP化、物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議、物聯(lián)網(wǎng)信息模型，實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)自組網(wǎng)、設(shè)備自發(fā)現(xiàn)自注冊(cè)、資源自描述，支撐邊端設(shè)備的即插即用，滿足配電業(yè)務(wù)處理實(shí)時(shí)性和帶寬需求。利用HPLC、微功率無(wú)線等通信組網(wǎng)技術(shù)，依托智能電表、智能開(kāi)關(guān)、智能斷路器、低壓狀態(tài)監(jiān)測(cè)終端等關(guān)鍵設(shè)備，實(shí)現(xiàn)終端的快速接入，數(shù)據(jù)的高效傳輸。實(shí)現(xiàn)全臺(tái)區(qū)故障精準(zhǔn)定位、狀態(tài)全面感知、設(shè)備即插即用。在電力智能臺(tái)區(qū)通信系統(tǒng)應(yīng)用確定性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可保證控制、告警等重要信息的通信實(shí)時(shí)性、確定性和可靠性；促進(jìn)多種異構(gòu)通信方式融合組網(wǎng)；并可有效提升網(wǎng)絡(luò)利用效率。電動(dòng)汽車(chē)充電網(wǎng)絡(luò)我國(guó)向國(guó)際社會(huì)做出的鄭重承諾：二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。根據(jù)歐美國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，在碳排放達(dá)峰之后，交通變成主要的排放部門(mén)，大致占全部排放量的三分之一。加快發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)是汽車(chē)產(chǎn)業(yè)碳減排的重要舉措?；谖锫?lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)建設(shè)電動(dòng)汽車(chē)智能充電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)充電業(yè)務(wù)智能化管理，優(yōu)化平臺(tái)的服務(wù)性能，提高平臺(tái)在計(jì)費(fèi)、運(yùn)營(yíng)方面的靈活性，改善目前電動(dòng)車(chē)充電難、平臺(tái)服務(wù)差的現(xiàn)象，更好地統(tǒng)一充電信息管理，優(yōu)化平臺(tái)服務(wù)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)充電業(yè)務(wù)管理的智能化，為大規(guī)模電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展提供可靠的技術(shù)支撐。圖2-13電動(dòng)汽車(chē)智能充電系統(tǒng)通信系統(tǒng)圖電動(dòng)汽車(chē)智能充電系統(tǒng)通信網(wǎng)是集5G/LTE、以太網(wǎng)、HPLC、微功率無(wú)線等多種通信形式組網(wǎng)的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，其主要業(yè)務(wù)包括輸配電設(shè)備、充電樁、電動(dòng)汽車(chē)等設(shè)施的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息、充電服務(wù)的業(yè)務(wù)信息和交互信息、充電站的視頻監(jiān)控等音視頻信息以及平臺(tái)下發(fā)的有序充電、需求響應(yīng)、V2G等實(shí)時(shí)控制信息。在電動(dòng)汽車(chē)智能充電系統(tǒng)通信網(wǎng)應(yīng)用確定性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可保證實(shí)時(shí)控制信息確定可靠的傳輸，同時(shí)通過(guò)有效的網(wǎng)絡(luò)調(diào)度和流量控制，保持網(wǎng)絡(luò)其他業(yè)務(wù)信息的有序通信，保證充電業(yè)的務(wù)順暢開(kāi)展，提升用戶體驗(yàn)。虛擬電廠虛擬電廠概述虛擬電廠通過(guò)先進(jìn)的通信、計(jì)算、調(diào)度、市場(chǎng)手段把大量分散布置的中小規(guī)模的分布式資源進(jìn)行統(tǒng)一管理，協(xié)調(diào)優(yōu)化，釋放系統(tǒng)靈活性；虛擬電廠通過(guò)聚合分散在電網(wǎng)中的分布式能源（即分布式發(fā)電、可控負(fù)荷和分布式儲(chǔ)能）以使其成為可統(tǒng)一調(diào)度的“發(fā)電系統(tǒng)”，進(jìn)而可以跟從調(diào)度指令、參與電能量市場(chǎng)和輔助服務(wù)市場(chǎng)。虛擬電廠系統(tǒng)應(yīng)用功能主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)虛擬電廠與電網(wǎng)互動(dòng)的需求側(cè)響應(yīng)、提供調(diào)峰調(diào)頻等功率平衡的響應(yīng)能力，整體的功能邏輯架構(gòu)如圖2-14所示：圖2-14虛擬電廠系統(tǒng)及應(yīng)用功能架構(gòu)圖虛擬電廠參與需求側(cè)響應(yīng)、調(diào)峰調(diào)頻功率平衡等應(yīng)用功能的實(shí)現(xiàn)需要各個(gè)邏輯層級(jí)在其應(yīng)用功能上協(xié)調(diào)配合，主要邏輯層級(jí)包括用戶資源層、智能終端層、虛擬電廠主站和電網(wǎng)調(diào)度層。虛擬電廠對(duì)通信的要求虛擬電廠涉及到的通信方案主要包括用戶資源接入智能終端的通信方案、智能終端接入虛擬電廠主站的通信方案、虛擬電廠主站接入電網(wǎng)調(diào)度的通信方案以及虛擬電廠與外部系統(tǒng)的通信方案，主要考慮這幾種接入方案的通信要求。用戶資源接入智能終端的通信方案及通信要求用戶資源接入智能終端的通信方案主要解決虛擬電廠智能終端怎樣獲取用戶資源的運(yùn)行數(shù)據(jù)，同時(shí)智能終端怎樣控制用戶資源的運(yùn)行，一般情況下，用戶資源具有控制系統(tǒng)或者能量管理系統(tǒng)，智能終端從這些系統(tǒng)中讀取數(shù)據(jù)或者下發(fā)控制命令；如果用戶資源的沒(méi)有完善的控制系統(tǒng)或者能量管理系統(tǒng)，需要智能終端直接采集用戶資源的運(yùn)行數(shù)據(jù)。通過(guò)通信方式采集運(yùn)行數(shù)據(jù)與控制的通信的實(shí)時(shí)性達(dá)到100ms太網(wǎng)或者串行通信的方式，采用的協(xié)議有Modbus或者IEC60870-510ms100us智能終端接入虛擬電廠主站的通信方案及通信要求智能終端接入虛擬電廠主站的通信方案一般會(huì)采用無(wú)線通信，考慮到接入虛擬電廠的用戶資源的數(shù)目比較大以及通信帶寬的問(wèn)題，智能終端采用4G5G的專(zhuān)用服務(wù)器通信，再通過(guò)專(zhuān)線后經(jīng)安全接入?yún)^(qū)接入虛擬電廠主站，通信的實(shí)時(shí)性需考慮虛擬電廠的應(yīng)用功能要確定，一般100ms-1s虛擬電廠主站接入電網(wǎng)調(diào)度的通信方案及通信要求一般情況下，接入調(diào)度系統(tǒng)的廠站的解決方案的要求是比較明確的，基本上都是采用電力專(zhuān)網(wǎng)的接入方式，通信協(xié)議基IEC60870-5-104100ms虛擬電廠與外部系統(tǒng)的通信方案及通信要求虛擬電廠一般還需要與外部系統(tǒng)進(jìn)行通信，如交易系統(tǒng)，天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)及其他預(yù)測(cè)等IT系統(tǒng)的通信，一般是采用WebServicehttpsMQTT用電場(chǎng)景網(wǎng)絡(luò)通信需求（六）微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)微電網(wǎng)（MicroGrid）是指由光伏、風(fēng)電、燃?xì)獍l(fā)電等\h分布式電源、\h儲(chǔ)能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、\h負(fù)荷、監(jiān)控和保護(hù)裝置等組成的小型發(fā)配電系統(tǒng)。微電網(wǎng)能夠充分促進(jìn)分布式電源與可再生能源的大規(guī)模接入，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)荷多種能源形式的高可靠供給。圖2-15微電網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)圖微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)一般采用分層控制系統(tǒng)。分為三層。１）初級(jí)控制層（primarycontrol）執(zhí)行影響微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的下垂控制和“虛擬同步機(jī)”等關(guān)鍵控制任務(wù)。２）二級(jí)控制層（secondarycontrol）為消差環(huán)節(jié)，主要目的在于消除由初級(jí)控制層產(chǎn)生的頻率和電壓的偏差，將頻率和電壓維持在額定值附近。３）三級(jí)控制層（tertiarycontrol）：第三層為調(diào)度層，控制各個(gè)分布式電源之間及微電網(wǎng)與外界的功率流動(dòng)。圖2-16微電網(wǎng)分層控制系統(tǒng)圖微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)集中式、分布式控制以及同步控制等實(shí)時(shí)控制需要一個(gè)快速可靠的通信系統(tǒng)來(lái)控制微電網(wǎng)內(nèi)部組件，并能實(shí)現(xiàn)控制中心與系統(tǒng)各組件間及本地控制器之間的聯(lián)網(wǎng)。IEEE2030.7節(jié)、功率控制、同步、能源管理等四部分，并規(guī)定了每個(gè)部分了響應(yīng)時(shí)間（1-2）。表1-2微電網(wǎng)的控制還需要獲取系統(tǒng)內(nèi)源網(wǎng)荷儲(chǔ)設(shè)備的全面信息，因此微電網(wǎng)控制器必須與海量的光伏逆變器、PMU、建筑溫控器等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行通信，不僅需要涵蓋以太網(wǎng)、PLC、5G、RF等各種異構(gòu)的通信技術(shù)，而且還需要涉及Modbus、DNP3、IEC61850、OpenADR等多種不同的電力通信標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，這也是設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)微電網(wǎng)的最大挑戰(zhàn)之一。由于微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備、通信技術(shù)和協(xié)議的多樣性，必須考慮通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全。現(xiàn)場(chǎng)的物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備需要確認(rèn)狀態(tài)或控制請(qǐng)求是否有效，并且需確保它們的響應(yīng)是安全的并且只能由適當(dāng)?shù)目刂破鹘饷埽欢㈦娋W(wǎng)控制系統(tǒng)則必須確保接收的數(shù)據(jù)是有效的，并且發(fā)出的命令被適當(dāng)?shù)亟邮蘸蛨?zhí)行，而不會(huì)被惡意行為者入侵/BTM國(guó)內(nèi)外的研究和項(xiàng)目實(shí)踐表明，微網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的控制性能高度依賴于其通信系統(tǒng)的性能。采用TSN已采用TSN統(tǒng)，PAGEPAGE100三、 網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備（一）以太網(wǎng)交換機(jī)TSN時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)是一款集成了時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）特性的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)。在工業(yè)領(lǐng)域，時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)作為下一代工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)方向，應(yīng)用在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域等各種對(duì)傳輸時(shí)間有高穩(wěn)定性要求的網(wǎng)絡(luò)?；疽蠼涌诠δ軙r(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)接口功能要求包括但不局限于以下：應(yīng)支持符合IEEE802.310M/100Mbits/s100Base-T4、100Base-TX100Base-FX應(yīng)支持符合IEEE802.31000Base-SX、1000Base-LX應(yīng)支持符合IEEE802.3ae10GBase-X、10GBase-R交換及的業(yè)務(wù)接口數(shù)量宜根據(jù)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)角色確定，并不應(yīng)少于四個(gè)端口。轉(zhuǎn)發(fā)功能時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)功能要求包括但不局限于以下：應(yīng)支持?jǐn)?shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)幀存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)能力，應(yīng)支持直通式轉(zhuǎn)發(fā)能力；PAGEPAGE51應(yīng)支持?jǐn)?shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)幀的包過(guò)濾功能；應(yīng)具備鏈路層檢查功能，支持IEEE802.1AB-2009LLDPIEEE802.1DRSTPIEEE802.1QMSTPIEEE802.1Q-2016VLANVLAN16；IEEE802.1Q-2016規(guī)定的優(yōu)先級(jí)服務(wù)功能，每端口應(yīng)至少4應(yīng)支持轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程中根據(jù)端口、VLANMAC802.1p/DSCP優(yōu)先級(jí)標(biāo)記映射的功能；應(yīng)支持包過(guò)濾、隊(duì)列調(diào)度、基于端口的限速、基于流的重定向、時(shí)間段等功能。管理接口時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)管理接口要求包括但不局限于以下：應(yīng)至少提供一個(gè)帶外管理接口，支持RS232宜支持業(yè)務(wù)端口作為帶內(nèi)管理接口使用。時(shí)間同步時(shí)鐘源IEEE1588v2PTP要求，宜符合IEEE802.1AS中g(shù)PTPPAGEPAGE52TOD支持針對(duì)TOD可作為主時(shí)鐘設(shè)備的時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)宜具有時(shí)間信息輸入接口，并支持連接不限于授時(shí)型GPS/北斗衛(wèi)星、IRIG-B時(shí)間統(tǒng)一碼信息或網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘。時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)應(yīng)采用TAI作為時(shí)間刻度基準(zhǔn)，時(shí)間記錄步長(zhǎng)精度應(yīng)不大于40ns。同步機(jī)制時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的同步機(jī)制應(yīng)：支持發(fā)送、接收并識(shí)別Announce時(shí)鐘精度等參數(shù)，支持通過(guò)BMC具備通過(guò)事件消息報(bào)文及通用消息報(bào)文進(jìn)行頻率同步、延時(shí)測(cè)量及時(shí)鐘同步計(jì)算的能力。同步精度時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的同步精度應(yīng)符合以下要求：40ns；應(yīng)支持通過(guò)同步（SYNC）報(bào)文和跟隨（Follow-UP）報(bào)文進(jìn)行時(shí)鐘（頻率）同步，同一時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)域內(nèi)應(yīng)支持周期發(fā)起時(shí)鐘同步，發(fā)起間隔的取值為2的n次冪（n=-5~0）毫秒；同步精度不得大于最小的調(diào)度周期和門(mén)控周期的精度。流量調(diào)度時(shí)間分片調(diào)度時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)應(yīng)符合IEEE802.1Qbv中門(mén)控調(diào)度機(jī)制對(duì)下行隊(duì)列進(jìn)PAGEPAGE53行流量調(diào)度的相關(guān)規(guī)定，包括：支持通過(guò)配置同時(shí)對(duì)每一隊(duì)列門(mén)控進(jìn)行打開(kāi)和關(guān)閉；當(dāng)隊(duì)列處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，該隊(duì)列的報(bào)文不能發(fā)送；當(dāng)隊(duì)列處于打開(kāi)狀態(tài)時(shí)，進(jìn)入該隊(duì)列的報(bào)文應(yīng)正常發(fā)送；1ms；單一時(shí)序之最小單位應(yīng)為微毫秒等級(jí)。報(bào)文搶占時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)宜符合IEEE802.1QbuIEEE802.3br支持將接收到的報(bào)文按照優(yōu)先級(jí)標(biāo)記為可被搶占和搶占幀；支持快速幀MAC（expressMAC）MAC（PreemptableMAC）兩種轉(zhuǎn)發(fā)通道；MAC（PreemptableMAC）的可被搶占幀的傳輸過(guò)程可被進(jìn)入快速幀MAC（expressMAC）通道的搶占幀打斷；支持報(bào)文分片和重組功能，以實(shí)現(xiàn)被搶占幀的正常傳輸。流量整形時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)宜符合IEEE802.1Qci中流過(guò)濾和監(jiān)管機(jī)制的相關(guān)規(guī)定，包括：MACVLAN、優(yōu)先級(jí)等標(biāo)識(shí)特定的數(shù)據(jù)流，在隊(duì)列入口端處進(jìn)行流過(guò)濾和監(jiān)管的功能；宜支持依據(jù)端口及時(shí)間窗配置流過(guò)濾配置模板，保證標(biāo)記報(bào)文在正確的時(shí)間片和端口進(jìn)行傳送；PAGEPAGE54宜符合IEEE802.1Qch規(guī)定的周期性排隊(duì)與轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制要求。端設(shè)備（模組）TSN端設(shè)備產(chǎn)品包括了分離式的以太網(wǎng)控制器以及基于FPGA的TSN網(wǎng)卡。以太網(wǎng)控制器以太網(wǎng)控制器是一個(gè)分離式的網(wǎng)絡(luò)適配器，用于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)應(yīng)用程序，可以用作TSN端點(diǎn)。它支持用于工業(yè)應(yīng)用的TSN標(biāo)準(zhǔn)，例如IEEE802.1AS和IEEE802.1Qbv（通過(guò)TSN參考軟件）。1Gb/s（DRAM）預(yù)取以太網(wǎng)幀（在其指定的傳輸時(shí)間之前），并將此數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在傳輸緩沖區(qū)中。網(wǎng)絡(luò)適配器還支持配置啟動(dòng)時(shí)間，指定傳輸數(shù)據(jù)包的確切時(shí)間。開(kāi)發(fā)人員可以使用啟動(dòng)時(shí)間來(lái)減少以太網(wǎng)幀傳輸過(guò)程中的不規(guī)則性。制造商可以將TSNQav，這是一種為特定流分配一定數(shù)量的帶寬的方法。FPGATSNTSNOEM，ODM以使用FPGATSN快速重新配置FPGA，以確保設(shè)備支持最新的TSN在工業(yè)系統(tǒng)中使用FPGA上實(shí)現(xiàn)TSN的原因包括：FPGAPAGEPAGE55而使客戶能夠高效的擴(kuò)展其當(dāng)前的解決方案。需要系統(tǒng)中具有一套新的計(jì)算功能，從而提高系統(tǒng)性能，開(kāi)發(fā)人員可以通過(guò)讓CPUFPGAI/O，F(xiàn)PGATSN功能安全性。當(dāng)TSNFPGAIPIEC61508（二）5G/LTE電力專(zhuān)網(wǎng)簡(jiǎn)介確定性網(wǎng)絡(luò)是指能保證業(yè)務(wù)的確定性帶寬、時(shí)延、抖動(dòng)、丟包率指標(biāo)的網(wǎng)絡(luò)。這里的確定性是指標(biāo)可預(yù)期，比如確定性時(shí)延10ms，時(shí)延的抖動(dòng)在±10μs。對(duì)確定性網(wǎng)絡(luò)的需求在電力通信領(lǐng)域廣泛存在。傳統(tǒng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)ProfiBus、CAN、CC-Link、LonworksEtherNet/IP、Profinet、EtherCAT、PowerLink等都在一定程度上解決了該問(wèn)題。但因通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)多而雜，導(dǎo)致彼此之間通信兼容性不佳，技術(shù)實(shí)現(xiàn)封閉，可復(fù)用性較差，制約了電力通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通的發(fā)展，并導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)部署成本長(zhǎng)期居高不下。支持超低時(shí)延、高可靠通信的5G技術(shù)的出現(xiàn)，為電力通信領(lǐng)域提供了新PAGEPAGE565G要求的同時(shí)，解決網(wǎng)絡(luò)布設(shè)問(wèn)題，那么長(zhǎng)期困擾電力通信網(wǎng)絡(luò)的問(wèn)題將迎刃而解。5G電力確定性網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的總體架構(gòu)圖3-1電力確定性網(wǎng)絡(luò)總體架構(gòu)5G/LTE電力確定性網(wǎng)絡(luò)包括四個(gè)層次，終端層：通過(guò)電力專(zhuān)用CPE/網(wǎng)關(guān)和專(zhuān)用模組等不同形態(tài)的電力通信終端為電力業(yè)務(wù)提供融合接入；網(wǎng)絡(luò)層：5G/LTE5GE2E5GC能力層：通過(guò)高精度授時(shí)同步，時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN），靈活時(shí)隙配比，網(wǎng)絡(luò)二次鑒權(quán)及加密等關(guān)鍵技術(shù)，滿足電力業(yè)務(wù)在時(shí)間同步，時(shí)延，帶寬，安全性等方面的差異化定制化需求；PAGEPAGE575G電力確定性網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)架構(gòu)1436全防護(hù)需滿足“安全分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)用、橫向隔離、縱向認(rèn)證”的總體原則。其中，生產(chǎn)控制大區(qū)需要與管理信息大區(qū)和公網(wǎng)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)物理隔離，生產(chǎn)控制大區(qū)內(nèi)部各安全區(qū)（生產(chǎn)控制區(qū)，生產(chǎn)非控制區(qū)）之間實(shí)現(xiàn)邏輯隔離，管理信息大區(qū)內(nèi)部各安全區(qū)（生產(chǎn)管理區(qū)，管理信息區(qū)）之間實(shí)現(xiàn)邏輯隔離。5G圖3-2 5G電力確定性網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)架構(gòu)根據(jù)電力業(yè)務(wù)的分布特點(diǎn)和安全防護(hù)保障要求，形成面向廣域和局域場(chǎng)景的兩套組網(wǎng)架構(gòu)，廣域組網(wǎng)架構(gòu)-混合專(zhuān)網(wǎng)：該架構(gòu)適用于配網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)，精準(zhǔn)負(fù)荷控制，計(jì)量自動(dòng)化等需要廣域全程全網(wǎng)覆蓋的電力業(yè)務(wù)。核心網(wǎng)控制面共享大區(qū)/省會(huì)城市集中部署的2B（AMF，SMFPAGEPAGE58專(zhuān)用），UPF/區(qū)/縣機(jī)房。其中生產(chǎn)控制類(lèi)業(yè)務(wù)使用部署于省會(huì)城市核心機(jī)房，或地市核心機(jī)房的電力專(zhuān)用UPF，實(shí)現(xiàn)與管理信息大區(qū)業(yè)務(wù)和公網(wǎng)業(yè)務(wù)的物理隔離，以及業(yè)務(wù)的就近轉(zhuǎn)發(fā)。管理信息類(lèi)業(yè)務(wù)使用部署在省會(huì)城市核心機(jī)房或地市核心機(jī)房的UPF，實(shí)現(xiàn)與生產(chǎn)控制大區(qū)和公網(wǎng)業(yè)務(wù)的物理隔離。傳輸組網(wǎng)通過(guò)MTN/FlexEVPN離。無(wú)線側(cè)使用公網(wǎng)基站，通過(guò)RB5G5QIQoS業(yè)務(wù)類(lèi)型方案無(wú)線傳輸核心網(wǎng)切片生產(chǎn)控制類(lèi)業(yè)務(wù)PRB切片資源預(yù)留+5QI優(yōu)先級(jí)調(diào)度FlexE硬切片+VPN省/地市/縣電力專(zhuān)用UPF生產(chǎn)控制區(qū)和生產(chǎn)非控制區(qū)配置獨(dú)立的切片ID管理信息類(lèi)業(yè)務(wù)5QI優(yōu)先級(jí)調(diào)度FlexE硬切片+VPN省/地市電力專(zhuān)用UPF生產(chǎn)管理區(qū)和管理信息區(qū)配置獨(dú)立PAGEPAGE59的切片ID局域組網(wǎng)架構(gòu)-獨(dú)立專(zhuān)網(wǎng)：該架構(gòu)適用于大型變電站、發(fā)電站內(nèi)智能機(jī)器人巡檢、智能視頻監(jiān)控等?區(qū)本地業(yè)務(wù)。無(wú)線側(cè)優(yōu)先使用公用5G小站實(shí)現(xiàn)局域場(chǎng)景覆蓋。核心網(wǎng)在?區(qū)本地建設(shè)物理獨(dú)立的輕量化5GC，滿足業(yè)務(wù)不出?區(qū)，低時(shí)延，邊緣計(jì)算等需求。傳輸組網(wǎng)通過(guò)MTN/FlexEVPN業(yè)務(wù)類(lèi)型方案無(wú)線傳輸核心網(wǎng)切片管理信息類(lèi)業(yè)務(wù)5QI優(yōu)先級(jí)調(diào)度FlexE硬切片+VPN?區(qū)專(zhuān)用輕量化5GC管理信息大區(qū)配置獨(dú)立的切片ID關(guān)鍵能力5G/LTE電力確定性網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)圖譜典型業(yè)務(wù)生產(chǎn)控制大區(qū)管理信息大區(qū)生產(chǎn)控制區(qū)生產(chǎn)非控制區(qū)生產(chǎn)管理區(qū)管理信息區(qū)PAGEPAGE60網(wǎng)絡(luò)能力配網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)精準(zhǔn)負(fù)荷控制計(jì)量自動(dòng)化輸電線路監(jiān)測(cè)變電站智能巡檢變電站智能視頻監(jiān)智慧品控組網(wǎng)模式廣域組網(wǎng)架構(gòu)-混合專(zhuān)網(wǎng)√√√√√局域組網(wǎng)架構(gòu)-獨(dú)立專(zhuān)網(wǎng)√√關(guān)鍵能力精準(zhǔn)時(shí)間同步√精準(zhǔn)時(shí)延√√5GLAN√邊緣計(jì)算√√√增強(qiáng)上行√√超高可靠√√√增強(qiáng)安全√√√√√√精準(zhǔn)時(shí)間同步1uss基及地基同步時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)提供。對(duì)于調(diào)度中心、發(fā)電廠、變電站等電力自有場(chǎng)所，已有專(zhuān)用的電力時(shí)鐘同步及分配系統(tǒng)。而在電力配用領(lǐng)域，在廣域區(qū)域BDS/GPS5G5G發(fā)送過(guò)來(lái)的同步信號(hào)和時(shí)間信息，終端產(chǎn)生并維護(hù)一個(gè)本地時(shí)間，通過(guò)時(shí)延補(bǔ)償機(jī)制，修正無(wú)線傳播路徑所造成的時(shí)延偏差，以精確同步于基站系統(tǒng)的時(shí)間，并將時(shí)間信息通過(guò)特定的接口協(xié)議發(fā)送給行業(yè)終端使用。相比現(xiàn)有的GNSS級(jí)提供穩(wěn)定可靠的時(shí)鐘來(lái)源；PAGEPAGE61成本低，功能強(qiáng)大，可將終端的授時(shí)模塊和通信模塊合一；基站部署位置靈活，可確保無(wú)縫覆蓋。5GGNSS/PTP、基站和授時(shí)終端三部分組成，PTP(IEEE1588)作為可選同步手段。5GGNSS（GPS、北斗、GLONASS等全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）UTCGNSS/PTPUTCUE業(yè)終端需要使用的時(shí)間格式，傳遞給下一級(jí)設(shè)備。電力行業(yè)中使用IRIG-B(DC)接口來(lái)傳遞時(shí)鐘。5G5G1us圖3-35G精準(zhǔn)空口授時(shí)框架5G精準(zhǔn)時(shí)間同步中，通過(guò)空口消息將基站系統(tǒng)時(shí)間信息發(fā)送給終端UE，PAGEPAGE62消息中包含有關(guān)GPS時(shí)間和協(xié)調(diào)世界時(shí)（UTC）的信息。UE可以使用該系統(tǒng)信息中提供的參數(shù)來(lái)獲取UTC、GPS和本地時(shí)間。UEUE度時(shí)間信息T1，具體地，可以通過(guò)廣播或單播的方式發(fā)送T1；SI-Window邊界；單播方式中的參考幀邊界由單播消息中攜帶一個(gè)SFNUE行傳輸時(shí)延可以近似等于TA/2UE認(rèn)為參考幀邊界的時(shí)鐘實(shí)際T1TA/2圖3-4UE與基站的時(shí)間同步原理精準(zhǔn)時(shí)延TSNover5G實(shí)現(xiàn)端到端精準(zhǔn)時(shí)延是當(dāng)前的主要技術(shù)方向。5G空口PAGEPAGE63URLLC系列技術(shù)逐步增強(qiáng)空口的時(shí)延確定性。TSNBridge5G高精5GTSNTSNL2Ethernet的改進(jìn)，5GLAN5GL2Ethernet5G+TSN組網(wǎng)的重要組成部分。這些關(guān)鍵技術(shù)具體介紹如下：URLLC系列技術(shù)Mini-Slot4PDCPduplication5G1ms99.999%。5G活配置統(tǒng)一幀結(jié)構(gòu)技術(shù)（UFS）TTICP增加子載波間隔、改進(jìn)調(diào)度流程、降低調(diào)度時(shí)延應(yīng)對(duì)低時(shí)延高可靠業(yè)務(wù)，另一方面又可以針對(duì)不同頻段、場(chǎng)景和信道環(huán)境，選擇不同的參數(shù)進(jìn)行配置，如帶寬、子載波間隔、循環(huán)前綴、傳輸時(shí)間間隔和上下行配比，滿足時(shí)延方面的需求或者帶寬方面的需求。圖3-5統(tǒng)一幀結(jié)構(gòu)時(shí)隙結(jié)構(gòu)上使用Mini-Slot時(shí)隙架構(gòu)，其上下行不一致，下行可以在（2,4,7）OFDM1-13樣以更少的符號(hào)數(shù)為調(diào)度單元，盡可能短的時(shí)間內(nèi)保證物理層的迅速響應(yīng)，PAGEPAGE64實(shí)現(xiàn)更小調(diào)度粒度，減少調(diào)度符號(hào)數(shù)目，實(shí)現(xiàn)快速傳輸，從而降低時(shí)延，增加可靠性。同時(shí)上下幀調(diào)度使用快速接入免授權(quán)調(diào)度，避免采用調(diào)度申請(qǐng)請(qǐng)求和調(diào)度許可，快速接入信道，降低時(shí)延。圖3-6Mimi-Slot時(shí)隙結(jié)構(gòu)上行免授權(quán)調(diào)度，提供了一種基于非動(dòng)態(tài)授權(quán)的傳輸方式，通過(guò)激活上行配置的周期性授權(quán)，并基于此授權(quán)配置可進(jìn)行多次上行傳輸。上行免授權(quán)調(diào)度對(duì)于時(shí)延敏感業(yè)務(wù)以及控制信息開(kāi)銷(xiāo)方面均有所幫助。在NR2Type-1Type-2。Type-1RRCRRCType-2RRCPDCCH5GTSN網(wǎng)橋技術(shù)TSNR165GTSNTSNPAGEPAGE65網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)與互聯(lián)。5GTSN邏輯網(wǎng)橋架構(gòu)如下圖所示：圖3-7 3GPP定義的TSN邏輯網(wǎng)橋系統(tǒng)架構(gòu)圖5GTSNTSN5G3DS-TTTSN（Device-sideTSNtranslator），用于連接終端側(cè)的TSNNW-TTTSN（Network-sideTSNtranslator），用于連接網(wǎng)絡(luò)側(cè)的TSNTSNAF：即：TSN（ApplicationFunction），用于連接TSNCNC此外，為了實(shí)現(xiàn)5GTSN邏輯網(wǎng)橋的功能，5G系統(tǒng)需要支持如下關(guān)鍵技術(shù)：第一，5GTSNE2E5G系統(tǒng)可以視為IEEE802.1ASUE/DS-TTIEEE802.1ASDNTSNGMTSNPAGEPAGE66時(shí)間同步。此外，5GgNBUPF5G第二，5G網(wǎng)絡(luò)需要為T(mén)SN工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供確定性低時(shí)延流調(diào)度能力，包括：無(wú)線資源的優(yōu)化調(diào)度技術(shù)，UE/DS-TT和UPF/NW-TT基于IEEE802.1Qbv標(biāo)準(zhǔn)定義的流調(diào)度能力等。第三，5GTSN5GTSN網(wǎng)橋的配置和管理等功能，包括：UE/DS-TTUPF/NW-TTLLDP議進(jìn)行鏈路發(fā)現(xiàn)，5GTSNAFCNC5G收CNC5G確定性業(yè)務(wù)統(tǒng)一承載技術(shù)TSNTSN+確定性網(wǎng)絡(luò)承載方案，即UNITSN類(lèi)確定性現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)業(yè)務(wù)流量，將承載網(wǎng)虛擬成TSNDetnet采用不同的連接技術(shù)提供精準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)連接（如圖所示），從應(yīng)用角度精準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)連接等同于虛擬的“光纖”連接，轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延和抖動(dòng)是確定性的。圖3-8 承載確定性網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與模型示意圖精準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)連接支持從網(wǎng)絡(luò)L1-L3提供不同特性的連接技術(shù)，包括以太網(wǎng)PAGEPAGE67L1TDMITU-TMTNL2PWE3IPQos時(shí)延和抖動(dòng)特性以及可靠性等。用戶可以根據(jù)業(yè)務(wù)的差異化需求選擇合適的連接技術(shù)，其選擇過(guò)程可以通過(guò)智能化管控自動(dòng)完成。精準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)連接同時(shí)支持精準(zhǔn)質(zhì)量指標(biāo)檢測(cè)功能，具備實(shí)時(shí)檢測(cè)連接的丟包、時(shí)延和抖動(dòng)等關(guān)鍵指標(biāo)，保障連接質(zhì)量并簡(jiǎn)化運(yùn)維。承載網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)是支持現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)綜合承載的基礎(chǔ)能力，基于統(tǒng)一的承載網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，針對(duì)行業(yè)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)的差異化承載需求進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)切片，為行業(yè)應(yīng)用提供合適的網(wǎng)絡(luò)資源保障，進(jìn)而為行業(yè)應(yīng)用要求的確定性承載提供有保障的虛擬專(zhuān)網(wǎng)服務(wù)。SPN小顆粒技術(shù)傳輸小顆粒技術(shù)繼承了高效以太網(wǎng)內(nèi)核，通過(guò)層次化設(shè)計(jì)，將細(xì)粒度切片技術(shù)融入整體架構(gòu)，提供低成本、精細(xì)化、硬隔離的承載管道。結(jié)合集中管控，實(shí)現(xiàn)開(kāi)放、敏捷、精細(xì)化的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)。小顆粒技術(shù)特征：靈活小顆粒：小顆粒支持最小Mbps根據(jù)業(yè)務(wù)需求可靈活提供Mbps層次化設(shè)計(jì)：通過(guò)層次化設(shè)計(jì)，將細(xì)粒度切片技術(shù)融入整體架構(gòu)。在小顆粒層提供端到端的小顆粒硬管道；確定性轉(zhuǎn)發(fā)：提供確定性轉(zhuǎn)發(fā)，滿足低時(shí)延、低抖動(dòng)要求；OAMPAGEPAGE68帶寬無(wú)損調(diào)整：通過(guò)帶寬無(wú)損調(diào)整，可靈活調(diào)整小顆粒管道帶寬，提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量及運(yùn)維效率。5GLAN為了解決行業(yè)業(yè)務(wù)私有網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)問(wèn)題，3GPPR165GLANLANL3VPN（IPVRF）L2LAN（Ethernet局域網(wǎng)），同時(shí)5GLAN也支持用戶移動(dòng)性，支持細(xì)分子網(wǎng)，以及基于子網(wǎng)的管理能力，來(lái)解決傳統(tǒng)行業(yè)客戶專(zhuān)網(wǎng)中存在的問(wèn)題。圖3-95GLAN業(yè)務(wù)模型5GLAN5GSMFUPFUEUPFVLAN5GLAN5G5G邊緣計(jì)算電力網(wǎng)絡(luò)中為了提升數(shù)據(jù)的處理能力、提高業(yè)務(wù)處理的實(shí)時(shí)性、拓展業(yè)務(wù)類(lèi)型、提高應(yīng)用的智能性，降低對(duì)集中式數(shù)據(jù)中心的依賴，降低數(shù)據(jù)傳輸PAGEPAGE69及處理成本與云服務(wù)行程互補(bǔ)，提升電網(wǎng)系統(tǒng)安全和隱私保護(hù)能力，電力網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)該引入移動(dòng)邊緣計(jì)算（MEC）應(yīng)對(duì)變電站機(jī)器人巡檢等大帶寬數(shù)據(jù)本地處理需求，以及避免安全接入5GMEC5G帶寬、低延時(shí)、大連接的特性，與云端配合實(shí)現(xiàn)出色的云邊協(xié)同能力，以提升電力網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)效率。MEC5GMECUPF（UserPlaneFunction）的關(guān)系如圖所示：圖3-10MEC與5G網(wǎng)絡(luò)關(guān)系MEC5G（UPF），提供一種新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，通過(guò)將移動(dòng)接入網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)深度融合，一方面通過(guò)本地分流來(lái)降低時(shí)延，滿足用戶極致體驗(yàn)需求，并節(jié)省帶寬資源。另一方面通過(guò)將計(jì)算能力下沉到網(wǎng)絡(luò)邊緣位置，提供第三方應(yīng)用集成，為移動(dòng)邊緣入口PAGEPAGE70的服務(wù)創(chuàng)新提供了無(wú)限的想象空間。圖3-11MEC整體架構(gòu)用于承載電力應(yīng)用的MEC邊緣云具有規(guī)模小，數(shù)量多的特點(diǎn)。為了在MEC邊緣云集成設(shè)施上部署具有多樣性、高性能和屬地化的電力應(yīng)用，必須采用輕量化精簡(jiǎn)部署，提升資源利用率。輕量化VIMHypervisor裁剪組件，僅保留基礎(chǔ)組件，支持計(jì)算和控制合一部署，使得資源能夠得到有效利用。采用虛機(jī)+容器雙核方案，實(shí)現(xiàn)資源共享，管理組件融合，提供一致的管理體驗(yàn)。同時(shí)，提供包括虛機(jī)、容器、裸機(jī)在內(nèi)的多種資源，滿足電力各類(lèi)應(yīng)用的需求。存儲(chǔ)輕量化邊緣云規(guī)模較小，承載業(yè)務(wù)以本地處理為主，所需的存儲(chǔ)容量較小。用計(jì)算存儲(chǔ)融合方案，將分布式存儲(chǔ)部署于計(jì)算節(jié)點(diǎn)上，計(jì)算/存儲(chǔ)共物理平臺(tái)節(jié)省成本。網(wǎng)絡(luò)輕量化PAGEPAGE71邊緣上的業(yè)務(wù)以第三方業(yè)務(wù)為主，業(yè)務(wù)變動(dòng)頻繁，需要采用輕量化SDN控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如OVN，來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化部署，提升運(yùn)維效率，降低運(yùn)維工作量，適應(yīng)業(yè)務(wù)的頻繁變化。多態(tài)硬件：電力擁有大量屬地變電站機(jī)房，考慮到成本利舊因素，大量的邊緣云將部署于變電站機(jī)房。這些機(jī)房在面積、承重、供電容量、能效等關(guān)鍵指標(biāo)上與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)中心有很大差距，且部分機(jī)房改造難度大，需要能提供多形態(tài)的硬件來(lái)適應(yīng)不同機(jī)房。增強(qiáng)上行靈活時(shí)隙配比運(yùn)營(yíng)商面向普通消費(fèi)者的公網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，下行流量需求遠(yuǎn)大于上行流量，因此幀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)都采用下行占用更多資源；而電網(wǎng)所面對(duì)的業(yè)務(wù)大部分是感知和控制類(lèi)業(yè)務(wù)，需要把各類(lèi)實(shí)時(shí)視頻流以及傳感器信息回傳，所以對(duì)上行容量要求更高。為了更好得滿足電力上行大容量業(yè)務(wù)的需求，可以為電力基站采用優(yōu)先保障上行容量的1D3U幀結(jié)構(gòu)。5ms周期典型的運(yùn)營(yíng)商公網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)，支持單用戶最高285Mbps5ms周期2.5ms周期2.5ms周期上行容量增強(qiáng)的1D3U幀結(jié)構(gòu)，支持單用戶最高760Mbps上行峰值速率2.5ms周期2.5ms周期圖3-12運(yùn)營(yíng)商常規(guī)公網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)和1D3U幀結(jié)構(gòu)對(duì)比5GFAST時(shí)頻雙聚合技術(shù)PAGEPAGE725GFDDTDD頻譜相結(jié)合的技術(shù)，該技術(shù)利用FDD5GFDD能力強(qiáng)，頻分雙工方式傳輸時(shí)無(wú)額外等待時(shí)延，但帶寬通常都較小；TDDMIMOFDD4GFDD+TDD則因終端成本原因并未得到普遍應(yīng)用。5G（雙通道），硬件能力上具備了上行載波聚合條件。5G5G終端在小區(qū)中心（近點(diǎn)）FDD+TDD大帶寬和低時(shí)延能力；終端在小區(qū)邊緣（遠(yuǎn)點(diǎn)）FDDFDD+TDD5GFDDTDD端增加額外成本的基礎(chǔ)上，引入創(chuàng)新性的載波間協(xié)同與調(diào)度技術(shù)就可以很好地5GPAGEPAGE735G

圖3-13 FAST技術(shù)5G終端上行發(fā)射通道數(shù)普遍為最大2發(fā)，上行連接TDD載波時(shí)可以使用2x2MIMOFDD+TDDFDDTDD1TDDMIMO5GFDD+TDDTDD2x2MIMOTDD端雙發(fā)全部用于TDD2x2MIMOTDD下行時(shí)隙則立即切換到使用FDD進(jìn)行上行傳輸，這種快速切換機(jī)制使得上行方向可用時(shí)隙提升到接近100%。5GSub6G5G，覆蓋瓶頸會(huì)先出現(xiàn)在上行方向。原因主要在于上行受終端最大發(fā)射功率（26dBm）限制，而且時(shí)隙占比較少。所以終5GPAGEPAGE74Sub6G“覆蓋”范圍，降低了網(wǎng)絡(luò)利用率。通5GFDDTDDTDD5G比單TDDFDD5G5GFDDTDD都有可用的發(fā)送時(shí)隙，無(wú)需額外等待，可有效降低傳輸時(shí)延。時(shí)延降低后對(duì)高層業(yè)務(wù)體驗(yàn)會(huì)很有幫助。同等帶寬條件下，時(shí)延和業(yè)務(wù)速率成反比關(guān)系，因此時(shí)延降低后端到端業(yè)務(wù)速率會(huì)得到抬升。超高可靠電力通信系統(tǒng)的可靠性在電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行中起著至關(guān)重要的作用，它不但是保障電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)固、高效的基礎(chǔ)，還是電力企業(yè)市場(chǎng)化的必然要求，因此在電力5G確定性網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中應(yīng)該引入超高可靠性技術(shù)，保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。3GPPR16URLLC基于端到端冗余用戶平面路徑（雙PDU）：5G兩個(gè)PDUPDU網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如下圖所示：PAGEPAGE75圖3-14基于端到端用戶面冗余方案（雙PDU會(huì)話）N3/N9（單PDU）：支持冗余N3GTP-U絡(luò)側(cè)對(duì)GTP-UNG-RANUPFUEQoSFlowGTP-UUPFDNQoSFlow其分配相同的GTP-UN3/N9接口冗余傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如下圖所示：圖3-15基于N3/N9接口冗余傳輸用戶面冗余方案（單PDU會(huì)話）PDCPduplication技術(shù)原理：一份PDCP層數(shù)據(jù)在多個(gè)RLC實(shí)體上傳輸，一個(gè)PDCP最大可PAGEPAGE76以映射到4個(gè)RLC實(shí)體傳輸。多鏈路數(shù)據(jù)同時(shí)發(fā)送，減少傳輸出錯(cuò)引起的數(shù)據(jù)重傳，降低傳輸時(shí)延及傳輸抖動(dòng)。主備通訊模式CPECPE用CPE。多傳輸鏈路備份，防止網(wǎng)絡(luò)故障、丟包等異常導(dǎo)致的業(yè)務(wù)中斷，提升數(shù)據(jù)傳輸可靠性。圖3-16左為PDCPduplication，右為主備通訊示意增強(qiáng)安全遭受各種各樣的惡意攻擊。因此，為了預(yù)防安全事件的發(fā)生，5G網(wǎng)絡(luò)必須在遵循國(guó)家和行業(yè)相關(guān)法律法規(guī)的前提下，以風(fēng)險(xiǎn)管理與資產(chǎn)安全為核心，建立一個(gè)自主可控、彈性可擴(kuò)展、符合電力行業(yè)安全要求的網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)體系，滿足機(jī)密性、完整性、可用性、身份認(rèn)證、訪問(wèn)控制、安全審計(jì)等方面的要求。5G網(wǎng)絡(luò)繼承了4G網(wǎng)絡(luò)的安全特性，同時(shí)對(duì)認(rèn)證授權(quán)、隱私保護(hù)、數(shù)據(jù)PAGEPAGE77傳輸安全、互通安全等進(jìn)行了優(yōu)化或增強(qiáng)，提供更健壯的業(yè)務(wù)安全性、更嚴(yán)密的數(shù)據(jù)保護(hù)以及更強(qiáng)的用戶隱私性。在此基礎(chǔ)之上，5G電力確定性網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步增強(qiáng)安全能力。電力行業(yè)海量終端處于復(fù)雜多變威脅環(huán)境中，成為安全隱患與威脅的主要來(lái)源，實(shí)時(shí)保證這些終端的有效性和合法性特別重要。為此，5G5GSUPI/SUCI/GUTIAPN/DNNTAC/基站與終端所處位置綁定、機(jī)卡鎖定、業(yè)務(wù)終端IPMAC為了預(yù)防非授權(quán)訪問(wèn)事件的發(fā)生，電力行業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間應(yīng)按照要求實(shí)現(xiàn)隔離，跨業(yè)務(wù)系統(tǒng)的訪問(wèn)必須受到嚴(yán)格控制。因此，5G電力確定性網(wǎng)絡(luò)需要基于業(yè)務(wù)差異化需求定制相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)切片，實(shí)現(xiàn)客戶化的業(yè)務(wù)安全分級(jí)服務(wù)。同時(shí)，在區(qū)域物理邊界和虛擬化邊界部署安全防護(hù)措施，實(shí)現(xiàn)縱深防御，提高網(wǎng)絡(luò)安全能力。電力行業(yè)數(shù)據(jù)量大、價(jià)值高，涉及國(guó)家安全、社會(huì)穩(wěn)定和家庭隱私。5G電力確定性網(wǎng)絡(luò)需要強(qiáng)化重要數(shù)據(jù)的識(shí)別、分類(lèi)和保護(hù)，防止信息泄露；加強(qiáng)關(guān)鍵系統(tǒng)、核心數(shù)據(jù)容災(zāi)備份，有效保障數(shù)據(jù)安全。例如，借助于邊緣計(jì)算實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)不出?區(qū)；嚴(yán)格定義數(shù)據(jù)訪問(wèn)權(quán)限和訪問(wèn)控制策略；對(duì)敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行加密存儲(chǔ)，提供數(shù)據(jù)機(jī)密性和完整性支持。另外，數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，采用端到端加密機(jī)制，防止數(shù)據(jù)被嗅探竊取或被篡改。電力行業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)可部署在MEC上。MEC本質(zhì)上是一個(gè)小型的云數(shù)據(jù)中心，由于部署的物理位置、網(wǎng)絡(luò)邊界和承載主體等方面的特殊性，需要參PAGEPAGE78考等保等相關(guān)的技術(shù)要求，結(jié)合MEC本身的業(yè)務(wù)特點(diǎn)，構(gòu)建從物理安全、基礎(chǔ)設(shè)施安全、系統(tǒng)及平臺(tái)安全、業(yè)務(wù)及數(shù)據(jù)安全、管理與運(yùn)維安全等端到端的安全解決方案，打造“放心”的邊緣計(jì)算平臺(tái)。MEC上業(yè)務(wù)系統(tǒng)可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)隔離、資源限制和生命周期安全幾方面來(lái)保障安全。例如，MECVLAN隔離，同時(shí)可以配置虛擬防火墻，防止惡APPAPP；限制應(yīng)用虛擬資源用量，防止惡意占用，進(jìn)行帶寬APP的流量過(guò)載；通過(guò)數(shù)字簽名及SHA2提供業(yè)務(wù)系統(tǒng)注冊(cè)、加載、更新時(shí)的完整性保護(hù)和認(rèn)證；對(duì)MECAPP的鏡像進(jìn)行漏洞、病毒掃描；鏡像在安全路徑下加密存儲(chǔ)；鏡像包在注冊(cè)、加載、更新時(shí)進(jìn)行完整性校驗(yàn)；對(duì)終止的MECAPP所有資源進(jìn)行徹底凈化。電力專(zhuān)網(wǎng)通信終端電力系統(tǒng)中有成千上萬(wàn)的電力設(shè)備，電力設(shè)備之間的互聯(lián)互通能夠協(xié)調(diào)戶與戶之間、小區(qū)與小區(qū)之間的智能集群用電，為建設(shè)智慧城市提供便利。5G1km5G使大量設(shè)備能夠互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)真正意義上的萬(wàn)物互聯(lián)。從通信終端形式及其和電力設(shè)備的連接關(guān)系，可以定義兩類(lèi)電力專(zhuān)網(wǎng)通5G/CPE5G5G5GCPECPE5G5GPAGEPAGE79精度授時(shí)功能，替代現(xiàn)在的獨(dú)立GPS時(shí)鐘采集及電力專(zhuān)用授時(shí)系統(tǒng)，進(jìn)一步增強(qiáng)了差動(dòng)保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用成本。圖3-17基于5GCPE的配電網(wǎng)線路差動(dòng)保護(hù)業(yè)務(wù)（三）WiFi7簡(jiǎn)介嚴(yán)格意義上的下一代WiFiWiFi7WiFi802.11be802.11be致力于大數(shù)據(jù)吞吐量，降低延遲（延遲時(shí)間低于5毫秒）和提高可靠性（以取代某些有線通信），實(shí)現(xiàn)時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN），以便更好的應(yīng)對(duì)4k/8k視頻、VR/AR視頻、游戲、遠(yuǎn)程辦公、云計(jì)算等大吞吐量及低時(shí)延業(yè)務(wù)應(yīng)用，以此制定了支持極高吞吐量無(wú)線LAN，至少配置一種能夠支持至少30Gbps的最大吞吐量的工作模式，支持1GHz~7.125GHz頻段(2.4GHz/5GHz/6GHzbands)，向下兼容11a/b/g/n/ac/ax，以及定義至少一種能夠改進(jìn)最壞情況延遲和抖動(dòng)的操作模式的標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)。PAGEPAGE80320MHzMU-MIMO（AP）的協(xié)調(diào)（例如協(xié)調(diào)和聯(lián)合發(fā)送），增強(qiáng)型鏈路自適應(yīng)和重傳協(xié)議（例如混合自動(dòng)重復(fù)請(qǐng)求（HARQ））等技術(shù)方向。WiFi7（802.11be）2021Draft1.02023802.11be標(biāo)準(zhǔn)與前代技術(shù)特征對(duì)比圖3-18802.11be標(biāo)準(zhǔn)與前代技術(shù)特征對(duì)比WiFi7的技術(shù)方向及特點(diǎn)當(dāng)前版本的WiFi7已經(jīng)具備更寬帶寬（320MHz信道帶寬）、更高階調(diào)制（4096QAM）、更靈活RU分配機(jī)制、更豐富組網(wǎng)架構(gòu)的技術(shù)特點(diǎn)，由于協(xié)議版本尚未定稿，處于技術(shù)發(fā)展期，仍將按照更高的速度、更低的延時(shí)、更高的頻譜效率、更高的連接密度的演進(jìn)方向快速進(jìn)步。PAGEPAGE81圖3-19WiFi7技術(shù)特點(diǎn)WiFi7關(guān)鍵技術(shù)能力頻譜擴(kuò)充WiFi72.4GHz，5GHz頻段基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)充，新增支持6GHz（5925-7125MHz1.2GHz）6GHz1.2GHz7160MHz1480MHz320MHz，并且允許非連續(xù)信道進(jìn)行聚合使用（160+160/240+80/160+80）802.11ax160MHz5GHz80MHz+80MHz）。最大提升一倍的帶寬可以提供更高的峰值吞吐量，并在MU-MIMO圖3-20WiFi7頻段示意圖PAGEPAGE82更多的空間流16MIMO制進(jìn)行增強(qiáng)。在IEEE802.11ax8ax，802.11be16更高的調(diào)制方式1024-QAM802.11be4096-QAM制方案。使用高階調(diào)制，系統(tǒng)對(duì)內(nèi)部和外部損傷變得更加敏感，因此，需要SNRBER/FERQAM11ax1024-QAM11be4096-QAM25%的速率。子載波和RU分配802.11be子載波間隔沿用了802.11ax規(guī)范，為了更好的利用高帶寬，802.11be對(duì)子載波和RU做了新的規(guī)劃。圖3-21WiFi7子載波及RU示意圖PAGEPAGE83SingleRU242toneRU256QAM4MultipleRUSTARU802.11ax圖-22U圖-23U圖3-24AllowedcombinationofRU106+RU26foreach80MHzsegmentin80,160,240,and320MHzbandwidthMulti-linkOperation802.11beMLD，即Multi-linkDevice，MLDMLO（Multi-linkOperation