2025年能源網(wǎng)絡通信創(chuàng)新應用大會：中壓配電通信網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新應用及展望

業(yè)務需求技術(shù)特性業(yè)務需求創(chuàng)新應用未來展望創(chuàng)新應用 業(yè)務需求新形勢新要求當前，配網(wǎng)形態(tài)快速從無源單向輻射網(wǎng)絡向有源雙向交互系統(tǒng)演進，配電網(wǎng)“源”的特征日益凸顯，有源化深度廣度持續(xù)拓展，配電網(wǎng)運行控制愈加復雜。配電網(wǎng)運行狀態(tài)的及時精準感知、故障狀態(tài)下的可靠響應和快速自愈體系對通信要求不斷提高，需要明確有線無線多種技術(shù)融合應用原則，系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)“覆蓋更廣泛、安全更可靠、接入更靈活、傳送更高效”的有線無線多種技術(shù)融合應用的配電通信網(wǎng)，更好地支撐配電網(wǎng)“可觀、可測、可調(diào)、可控”。發(fā)改能源〔2024〕187號源網(wǎng)荷儲互動控制發(fā)改能源〔2024〕187號1配電自動化“三遙”高2高3高4高5高6高 業(yè)務需求通信業(yè)務需求配電網(wǎng)業(yè)務主要分為生產(chǎn)控制類業(yè)務和管理信息類業(yè)務，對通信主要要求如下：1中2中3中4中5中6中管理信息類業(yè)務管理信息類業(yè)務生產(chǎn)控制類區(qū)業(yè)務配網(wǎng)業(yè)務多樣化驅(qū)動通信技術(shù)不斷發(fā)展，需要不斷探索通信技術(shù)研究及創(chuàng)新應用，尋找匹配業(yè)務需求的最佳解決方案。結(jié)合國網(wǎng)福建電力應用情況，主要對雙平面交換機、高隔離GPON、5GRedCap、EPDT電力無線專網(wǎng)和新一代中壓電力線載波等5種技術(shù)特性進行分析。 技術(shù)特性雙平面一體化工業(yè)以太網(wǎng)交換機雙平面一體化工業(yè)以太網(wǎng)交換機通過芯片級隔離+波分級隔離技術(shù)，實現(xiàn)生產(chǎn)控制大區(qū)業(yè)務和管理信息大區(qū)業(yè)務同時承載在一臺設(shè)備，在網(wǎng)絡接入和控制轉(zhuǎn)發(fā)環(huán)節(jié)做到端到端物理隔離。芯片級物理隔離：在一臺交換機內(nèi)實現(xiàn)主要芯片（CPU、接口芯片PHY、MAC、存儲DDR、F1ash等）完全物理隔離,即每個平面配置單獨的芯片實現(xiàn)獨立的控制和轉(zhuǎn)發(fā)。波分級物理隔離：通過波分復用技術(shù)，實現(xiàn)不同平面在光鏈路轉(zhuǎn)發(fā)上的物理隔離，保證在現(xiàn)有光纖資源不變的情況下(一對芯）實現(xiàn)雙平面互聯(lián)和轉(zhuǎn)發(fā)。通道芯片級物理隔離端口波分級物理隔離通道芯片級物理隔離端口波分級物理隔離 技術(shù)特性雙平面一體化工業(yè)以太網(wǎng)交換機為提升運維效率及配電通信網(wǎng)絡兼容性、可靠性、安全性，雙平面一體化工業(yè)以太網(wǎng)交換機采用SDN控制器管理。設(shè)備安全管控技術(shù)：SDN控制器通過Openflow和Netconf協(xié)議實現(xiàn)對設(shè)備下發(fā)流表策略，對設(shè)備進行端口安全開關(guān)和終端IP+MAC+VLAN綁定配置的下發(fā)和刪除，實現(xiàn)全鏈路安全接入控制。智能運維技術(shù)：創(chuàng)新SDN軟件定義技術(shù)能力，將全網(wǎng)二、三層工業(yè)交換機進行統(tǒng)一納管、集中運維、快速故障定界,網(wǎng)絡實現(xiàn)自動化部署、可視化運維、智能化管控。SDN實現(xiàn)統(tǒng)一納管SDN實現(xiàn)統(tǒng)一納管SDN實現(xiàn)安全接入控制高隔離GPON采用芯片級隔離技術(shù)和固定時隙分配技術(shù)實現(xiàn)不同平面的隔離。芯片級隔離技術(shù)：設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)芯片內(nèi)置多個NP轉(zhuǎn)發(fā)核，可為不同專網(wǎng)切片分配獨立的轉(zhuǎn)發(fā)核資源，以確保不同專網(wǎng)切片轉(zhuǎn)發(fā)資源獨立，不可搶占、不被影響，確保不同專網(wǎng)切片業(yè)務享有確定性的帶寬、時延傳輸管道。固定時隙分配技術(shù)：在鏈路層采用固定帶寬TDM時隙分配機制，支持基于業(yè)務切片分配固定的時隙，免除各業(yè)務帶寬時隙申請、協(xié)商、分配的流程，降低數(shù)據(jù)傳輸時延，消除動態(tài)帶寬時隙引入的抖動。固定時隙分配技術(shù)固定時隙分配技術(shù)芯片級隔離技術(shù) 主要從降低5G部署成本、功耗及復雜度等方面考慮，5GRedCap（5GReducedCapability，5G輕量化）技術(shù)很好匹配了配網(wǎng)業(yè)務通信需求。帶寬縮減：RedCap將最大帶寬從標準5G的100MHz降至20MHz，顯著降低射頻前端復雜度，減少硬件成本。天線簡化：相較于標準5G通常需要的2T4R，RedCap支持1T1R或1T2R天線配置，進一步降低了終端成本和功耗。調(diào)制階數(shù)降低：RedCap支持最低64QAM調(diào)制（可選256QAM），降低了基帶處理復雜度。收發(fā)功率降低：相比標準5G終端，RedCap的發(fā)射功率降低一半以上，并支持eDRX（擴展非連續(xù)接收）和RRM測量放松等節(jié)電技術(shù)，允許終端在非活動期進入低功耗模式。性能適中：下行峰值速率約200Mbps，上行約100Mbps，用戶面時延約20-30ms，支持與4G網(wǎng)絡無縫對接，并繼承5G網(wǎng)絡切片、低時延等特性。端塊塊塊塊塊塊塊塊 大帶寬提升通信性能針對負荷控制等電力控制類業(yè)務的通信需求，結(jié)合電力特色,中國電科院聯(lián)合無線專網(wǎng)主流設(shè)備廠商，基于成熟專業(yè)數(shù)字集群（PDT）技術(shù)，從頻率特征、電力業(yè)務特性和安全性等方面進行優(yōu)化改進，提出EPDT電力無線專網(wǎng)通信技術(shù)，并完成基于230MHz頻段的EPDT系列產(chǎn)品研發(fā)，當前主要特性如下：頻段和帶寬：頻段采用230MHz，帶寬采用基于25kHz的靜態(tài)載波聚合技術(shù)，加強通信性能。業(yè)務適配性：以數(shù)據(jù)傳輸模式為主，更好地兼容電力業(yè)務安全性：完成鑒權(quán)、空口加密、端到端加密的架構(gòu)設(shè)計，實現(xiàn)數(shù)據(jù)和控制信令的完整性保護。 技術(shù)特性新一代中壓電力線載波中壓電力線載波是通過在電力線工頻電流基礎(chǔ)上，疊加高頻通信信號，利用電力線本身作為傳輸通道實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸與控制指令的交換。為提升電力線載波傳輸能力，新一代的電力線載波技術(shù)在物理層引入OFDM、雙二元Turbo編碼、時頻分集拷貝等關(guān)鍵技術(shù)，數(shù)據(jù)鏈路層引入信道接入時序優(yōu)化、樹形組網(wǎng)、多臺區(qū)網(wǎng)絡協(xié)調(diào)等技術(shù)。典型速率在100kbps-500kbps之間，單跳傳輸距離可達3~15公里，需采用加密技術(shù)防范數(shù)據(jù)竊聽，易受電力系統(tǒng)故障（如短路）影響，需冗余設(shè)計保障通信連續(xù)性。目前主要作為無電力光纖專網(wǎng)、無線專網(wǎng)、無線公網(wǎng)覆蓋區(qū)域的通信方式，滿足配電業(yè)務終端通信接入需求。耦合設(shè)備耦合設(shè)備電力線載波機信息流信息流耦合設(shè)備耦合設(shè)備電力線載波機信息流信息流電力線載波機電力線載波應用電力線載波應用 國網(wǎng)福建電力結(jié)合地域特點、業(yè)務需求和技術(shù)特性，制定了光纖+無線以及”光纖專網(wǎng)區(qū)域內(nèi)業(yè)務應接盡接“的規(guī)劃原則。光纖專網(wǎng)方面，主要采用雙平面一體化交換機作為組網(wǎng)技術(shù)(高隔離GPON少量試點應用)，無線網(wǎng)絡方面重點采用5GRedCap，并結(jié)合配網(wǎng)環(huán)境及業(yè)務需求，推進EPDT電力無線專網(wǎng)試點應用。在無公網(wǎng)信號且光纜無法覆蓋區(qū)域，以中壓電力載波作為補充通信，實現(xiàn)配網(wǎng)全域通信覆蓋。并開展配電通信調(diào)控技術(shù)支撐系統(tǒng)建設(shè)，實現(xiàn)配電通信網(wǎng)“透電纜網(wǎng)同步建設(shè)光纜架空線路同步5G覆蓋電纜網(wǎng)同步建設(shè)光纜架空線路同步5G覆蓋5GRedCap5GRedCap終端 創(chuàng)新應用 創(chuàng)新應用雙平面一體化工業(yè)性能檢測：通過中國電科院31項安全認證和系統(tǒng)檢測試點應用：福建龍巖、福州、寧德地區(qū)雙平面試點接入配電自動化三遙、用電信息采集和站房視頻監(jiān)控共500多個業(yè)務規(guī)?；ㄔO(shè)：2025年全省計劃新增雙平面一體化工業(yè)以太網(wǎng)交換機1184臺，為多業(yè)務接入提供基礎(chǔ)提升網(wǎng)絡安全性實現(xiàn)設(shè)備、端口安全準入功能，有效提升網(wǎng)絡安全性實現(xiàn)設(shè)備、端口安全準入功能，有效單臺設(shè)備硬隔離，滿足光纜覆蓋區(qū)域避免非法接入避免非法接入提升運維效率采用SDN控制器管理，配網(wǎng)通信從被動響應到主動運維，可靠性大幅提升開展測試：完成5個廠家17款5G輕量化通信終端（模塊）與主流廠商配電業(yè)務終端的適配性測試推進研發(fā)：推動廠商加速研制適用于配電業(yè)務的5G輕量化通信終端（模塊）擴大采購：在業(yè)務終端采購技術(shù)規(guī)范書中新增支持5GRedCap的配置要求基站升級：推進三大運營商完成1000余座5G基站輕量化（R17）功能升級終端掛網(wǎng)：完成3825臺5G輕量化終端（自動化三遙、用電采集、智慧融合終端）接入業(yè)務掛網(wǎng)運行功耗降低功耗降低40%以上和散熱等問題成本降幅50%以上促進國產(chǎn)化率進一步提升體積減少25%以上有效解決天線的空間和位置安裝問題5G輕量化終端技術(shù)規(guī)范書中壓電力線載波EPDT電力無線技術(shù)中壓電力線載波EPDT電力無線技術(shù) 創(chuàng)新應用新一代電力線載波通信和EPDT技術(shù)在無法敷設(shè)光纜且運營商無線信號覆蓋弱的地區(qū)開展新一代電力線載波通信技術(shù)應用，并計劃在部分D類區(qū)域開展EPDT無線專網(wǎng)技術(shù)試點應用。解決了偏遠山區(qū)光纖建設(shè)難、公網(wǎng)信號弱，末端自動化站點接入困難的問題，有助于提高配網(wǎng)FA覆蓋率，提升配自業(yè)務配自業(yè)務 創(chuàng)新應用配電通信技術(shù)支撐系統(tǒng)建設(shè)以“混合通信一體化、可觀可測實時化、調(diào)控運行智能化”為目標，開展配電通信技術(shù)支撐系統(tǒng)建設(shè)，系統(tǒng)以“兩級、三區(qū)、四層”為總體架構(gòu)，對光纖專網(wǎng)和無線通信設(shè)備統(tǒng)一納管，實現(xiàn)配電通信網(wǎng)“透明化”管控。網(wǎng)絡運行實時監(jiān)視與告警：構(gòu)建配電“光纜一張圖”，實現(xiàn)10722條配網(wǎng)光纜、14534臺光纖網(wǎng)設(shè)備和725臺控制類5G通信終端運行狀態(tài)和告警信息的實時監(jiān)視和在線管控。管理業(yè)務線上流轉(zhuǎn)：建成調(diào)度管理、檢修管理、缺陷管理、方式管理、并網(wǎng)管理及統(tǒng)計分析等六大功能模塊，實現(xiàn)傳統(tǒng)業(yè)務流程線上化流轉(zhuǎn)，提升配電通信網(wǎng)調(diào)度運行管理質(zhì)效。通信資源統(tǒng)一管理：完成與新一代通信管理系統(tǒng)（TMS2.0）、配網(wǎng)調(diào)控云平臺、運營商5G能力開放平臺、GIS2.0等業(yè)務系統(tǒng)的數(shù)據(jù)貫通，實現(xiàn)對配網(wǎng)通信光纜、地理信息、交換機、5G切片等4類數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。配電“光纜一張圖”支撐系統(tǒng)功能架構(gòu)配電“光纜一張圖”支撐系統(tǒng)功能架構(gòu)1.空天地融合配電通信網(wǎng)演進隨著新型電力系統(tǒng)構(gòu)建和國家電網(wǎng)世界一流企業(yè)建設(shè)工作推進，電力通信面臨業(yè)務多樣化、技術(shù)多元化和管理精益