智能電網(wǎng)-電力通信的機(jī)遇和挑戰(zhàn)308604.ppt

1、智能電網(wǎng)- 電力通信的機(jī)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(zhǎng),2020/8/1,NCEPU 2,智能電網(wǎng)電力通信的機(jī)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(wèn)題 第三部分:智能電網(wǎng)電力通信的機(jī)遇和挑戰(zhàn),2020/8/1,NCEPU 3,第一部分：從智能電網(wǎng)的起源看智能電網(wǎng)通信,2020/8/1,NCEPU 4,1.1 智能電網(wǎng)的起源：美國(guó)能源新政,開(kāi)采 國(guó)內(nèi) 資源,開(kāi)發(fā)利用可再生 能源,提高 能源的 使用效率,使美國(guó)逐步擺脫對(duì)石油和化石燃料的進(jìn)口依賴(lài)。,2020/8/1,NCEPU 5,新能源利用的關(guān)鍵問(wèn)題,儲(chǔ)能蓄能技術(shù),把電能作

2、 為主要的 能源終端 消費(fèi)模式,2020/8/1,NCEPU 6,能源使用效率的問(wèn)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(wèn)題主要就是電網(wǎng)的效率問(wèn)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,2020/8/1,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(shí)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(guò)程，通過(guò)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。,2020/8/1,NCEPU 8,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)

3、實(shí)現(xiàn)電能從電源到用戶(hù)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(guò)終端傳感器將用戶(hù)之間、用戶(hù)和電網(wǎng)公司之間形成即時(shí)連接的網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取的實(shí)時(shí)、高速、雙向的效果，整體性提高電網(wǎng)的綜合效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。,2020/8/1,NCEPU 9,1.3 中國(guó)電網(wǎng)的特點(diǎn)：統(tǒng)一、堅(jiān)強(qiáng)、智能,國(guó)外智能電網(wǎng)的特點(diǎn)（歐洲、美國(guó)）： 理念：綠色、清潔、環(huán)保、分布式； 形式：配電網(wǎng)（無(wú)源-有源），用戶(hù)（被動(dòng)-主動(dòng)）。 中國(guó)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)。,2020/8

4、/1,NCEPU 10,國(guó)網(wǎng)公司：中國(guó)統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)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(chǎng)信息、電網(wǎng)信息、用戶(hù)信息與寬帶通信形成的信息平臺(tái)； 3.自動(dòng)化：大電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制(高級(jí)智能調(diào)度)，變電站自動(dòng)化與用戶(hù)用電系統(tǒng)智能控制； 4.互動(dòng)化：電網(wǎng)、發(fā)電與用戶(hù)以信息為基礎(chǔ)的互動(dòng)和決策。,2020/8/1,NCEPU 11,智能電網(wǎng)建設(shè)關(guān)系到國(guó)計(jì)民生，關(guān)系到國(guó)家能源戰(zhàn)略，作為支撐智能電網(wǎng)的電力通信專(zhuān)網(wǎng)將實(shí)現(xiàn)所有電力系統(tǒng)環(huán)節(jié)的全覆蓋，實(shí)現(xiàn)與用戶(hù)的雙向互動(dòng)。 智能電網(wǎng)中電力通信專(zhuān)網(wǎng)建設(shè)也是一項(xiàng)關(guān)系到國(guó)家安全及能源戰(zhàn)略的一項(xiàng)重大基礎(chǔ)設(shè)施工程。（國(guó)家戰(zhàn)略高度的基礎(chǔ)性

5、支撐平臺(tái)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,2020/8/1,NCEPU 12,智能電網(wǎng)中信息通信的重要性,高速、實(shí)時(shí)、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(gè)要素。 而高速、實(shí)時(shí)、雙向的信息通信是智能電網(wǎng)首先要解決的基本要素。,2020/8/1,NCEPU 13,第二部分：電力系統(tǒng)通信現(xiàn)狀與存在的問(wèn)題,光纖/SDH/PDH,MIS/OA/ERP 網(wǎng),ATM 網(wǎng),部分通道由微波補(bǔ)充實(shí)現(xiàn),傳輸網(wǎng),交換網(wǎng),業(yè)務(wù),2020/8/1,NCEPU 14,2.1 電力通信的現(xiàn)狀,應(yīng)

6、用業(yè)務(wù),Services,數(shù)字專(zhuān)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(shí)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,Transmission,channel,交換技術(shù),Switching,technolo

7、gy,網(wǎng)絡(luò),Networks,PCM:RS232 E&M,自動(dòng)化,繼電保護(hù),行政電話(huà),遠(yuǎn)程抄表,ERP,負(fù)荷控制,視頻監(jiān)控,營(yíng)銷(xiāo)自動(dòng)化,視頻會(huì)議,生產(chǎn)、調(diào)度通信部門(mén),行政、信息部門(mén),電力營(yíng)銷(xiāo)部門(mén),無(wú)線,230M數(shù)傳電臺(tái),無(wú)線蜂窩網(wǎng),無(wú)線蜂窩網(wǎng),無(wú)線接入網(wǎng),2020/8/1,NCEPU 15,智能電網(wǎng)中通信平臺(tái)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(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃； 電力通信平臺(tái)需要開(kāi)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(hù)和控制業(yè)務(wù)都需要有效通信網(wǎng)絡(luò)加以支撐；

8、電力通信平臺(tái)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(qiáng)。,瓶頸：缺乏大容量、雙向、實(shí)時(shí)的通信接入網(wǎng)支持,2.2 智能電網(wǎng)對(duì)電力通信特殊需求,2020/8/1,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(lái)越重要。 建設(shè)一個(gè)電力專(zhuān)用配電通信網(wǎng)絡(luò)？,城區(qū)配網(wǎng)上無(wú)合適的通信方式,(一)配電通信網(wǎng)的建設(shè)問(wèn)題,2.3 電力通信中急需解決的問(wèn)題,2020/8/1,NCEPU 17,(二)雪災(zāi)與地震后的思考,人類(lèi)社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入高風(fēng)險(xiǎn)社會(huì) 各種突發(fā)事件隨時(shí)可能發(fā)生 應(yīng)把非常態(tài)管理置于常態(tài)管理之中,2020/8/1,NCEPU 18,(二)

9、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(wú)線的應(yīng)急與備用通信系統(tǒng)： 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)微波+點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)無(wú)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),2020/8/1,NCEPU 19,第三部分：智能電網(wǎng)-電力通信的機(jī)遇和挑戰(zhàn),2020/8/1,NCEPU 20,1.電力通信專(zhuān)業(yè)的發(fā)展機(jī)遇 通信網(wǎng)的規(guī)模和覆蓋范圍不斷擴(kuò)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(jī)遇 滿(mǎn)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)

10、服務(wù)產(chǎn)業(yè)； 3.提升電力系統(tǒng)通信專(zhuān)業(yè)地位絕佳時(shí)機(jī) 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(jī)遇,2020/8/1,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(guó)智能電網(wǎng)工程，形成一批具有國(guó)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(jī)遇,2020/8/1,3.2 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(yán)重不足,通信網(wǎng)建設(shè) 的若干問(wèn)題,對(duì)公網(wǎng)通信技 術(shù)的行業(yè)化改進(jìn),2020/8/1,23,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

11、信的根本：保證生產(chǎn)！ 自主創(chuàng)新是國(guó)家的基本國(guó)策 歷史上任何一次經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展都離不開(kāi)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(jì)發(fā)展的主體。,挑戰(zhàn)一：抓住根本、自主創(chuàng)新,2020/8/1,NCEPU 24,先抓配電網(wǎng)和大用戶(hù)，緩抓居民用戶(hù)及智能電表 中國(guó)的電價(jià)對(duì)居民用戶(hù)不敏感 中國(guó)電力市場(chǎng)改革還不深入 中國(guó)電力通信還沒(méi)有運(yùn)營(yíng)權(quán),具體措施,2020/8/1,25,通信及相關(guān)專(zhuān)業(yè)人力資源不足的問(wèn)題日益明顯： 近五年來(lái)通信資源及設(shè)備數(shù)量至少翻了兩番； 而通信專(zhuān)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(wú)人可用！ 盡快進(jìn)行通信及相關(guān)專(zhuān)業(yè)人力資源的儲(chǔ)備！,挑戰(zhàn)二：人力資源的嚴(yán)重不足

12、,廣東,廣西,云南,貴州,海南,2020/8/1,NCEPU 26,1.智能電網(wǎng)的發(fā)展，新業(yè)務(wù)、新模式對(duì)通信的新需求； 智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展預(yù)測(cè)、業(yè)務(wù)流量預(yù)測(cè)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(jìn)策略； 現(xiàn)有通信網(wǎng)不是推倒重來(lái)，而是如何保護(hù)現(xiàn)有投資，平滑過(guò)渡 4.網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題（一個(gè)更加突出的問(wèn)題，二次防護(hù)的領(lǐng)域也需要擴(kuò)展與修訂）； 5.電力通信網(wǎng)的規(guī)劃問(wèn)題（電源接入點(diǎn)的增加）； 瓶頸：通信接入網(wǎng)（配電通信網(wǎng)）建設(shè)的問(wèn)題！,挑戰(zhàn)三：通信網(wǎng)建設(shè)的若干問(wèn)題,2020/8/1,27,智能電網(wǎng)中電力通信的特點(diǎn)：

13、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(wèn)題,2020/8/1,28,通信接入網(wǎng)技術(shù)的對(duì)比選擇,智能電網(wǎng)對(duì)通信網(wǎng)要求： 具備雙向性、實(shí)時(shí)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(zhuān)網(wǎng) 具備技術(shù)先進(jìn)性，能夠承載智能電網(wǎng)現(xiàn)有業(yè)務(wù)和未來(lái)擴(kuò)展業(yè)務(wù) 最好具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，可具有面向智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)的定制開(kāi)發(fā)和業(yè)務(wù)升級(jí)能力 智能電網(wǎng)中通信接入網(wǎng)技術(shù)的對(duì)比選擇 公網(wǎng)與專(zhuān)網(wǎng)：專(zhuān)網(wǎng)！ 寬帶網(wǎng)與窄帶網(wǎng)：寬帶網(wǎng)！ 光纖網(wǎng)還是寬帶無(wú)線接入網(wǎng) ： OPPC+EPON .vs. BWA？,2020/8/1,NCEPU 29,1G （Analog）,

14、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(dòng)性,低速,中速,高速,1995,2000,2005,2010+,無(wú)線通信技

15、術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn),泛在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò),SCDMA,SCDMA 寬帶無(wú)線,Bluetooth,WiMAX 802.16d,2020/8/1,NCEPU 30,電力寬帶無(wú)線接入解決方案,BS,IP,IP,網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)平臺(tái),網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng),BS,IPPBX,PBX,PRI,2020/8/1,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(tái)無(wú)線信道,電力通信塔,移動(dòng)通信基站,移動(dòng)通信機(jī)房,230M電臺(tái)主站,前置機(jī),前置機(jī),服務(wù)器,其它 工作站,負(fù)控 工作站,配變監(jiān)控 工作站,專(zhuān)線 DDN/ASDL/ISDN,配電自動(dòng)化終端,LAN,終端,信道,主站 系統(tǒng),RS232,暫無(wú)合適的通信方式,20

16、20/8/1,NCEPU 32,無(wú)線寬帶專(zhuān)用通信網(wǎng)：一次性解決配電網(wǎng)通信問(wèn)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,2020/8/1,NCEPU 33,無(wú)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(wú)可用的頻率資源 寬帶無(wú)線接入SCDMA：1785-1805MHz 模擬集群350

17、MHz（公安系統(tǒng)專(zhuān)用） 數(shù)字集群：806-821/851-866MHz 數(shù)傳電臺(tái)：頻譜范圍223.525-231.650MHz；信道帶寬 25KHz；15個(gè)全雙工信道，10個(gè)半雙工信道,2020/8/1,NCEPU 34,無(wú)線頻率資源的申請(qǐng),附：國(guó)內(nèi)頻率使用情況,2020/8/1,35,智能電網(wǎng)對(duì)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(duì)不同業(yè)務(wù)的不同技術(shù)要求； 實(shí)時(shí)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(duì)電力業(yè)務(wù)終端的要求。,挑戰(zhàn)四：對(duì)現(xiàn)有公網(wǎng)通信技術(shù)的行業(yè)化改進(jìn),2020/8/1,NCEPU 36,智能

18、電網(wǎng)條件下配電網(wǎng)通信的特點(diǎn),以數(shù)據(jù)通信為主 不同的業(yè)務(wù)有不同的特點(diǎn)和需求： 線損管理（變電臺(tái)區(qū)考核）：數(shù)據(jù)量適中，實(shí)時(shí)性要求不高。 用戶(hù)智能電表遠(yuǎn)程雙向通信：數(shù)據(jù)量適中，實(shí)時(shí)性要求適中。 分布式電源與儲(chǔ)能設(shè)備的接入控制與管理：實(shí)時(shí)性高、可靠性高。 大用戶(hù)負(fù)荷管理與控制：實(shí)時(shí)性高，可靠性高，廣播、組播。 配電網(wǎng)自動(dòng)化與智能調(diào)度：實(shí)時(shí)性高，可靠性高，廣播、組播。,2020/8/1,NCEPU 37,2020/8/1,NCEPU 37,不同業(yè)務(wù)對(duì)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(shí)時(shí)性與組播需求：寬帶數(shù)據(jù)集群通信？ 分布式電源與儲(chǔ)能設(shè)備的接入控制與管理 負(fù)荷管理與控制 配電網(wǎng)自動(dòng)化與智能調(diào)度,2020/8/1,NCEPU 38,2020/8/1,NCEPU 38,針對(duì)其它需求的改進(jìn),環(huán)境適應(yīng)性要求 從民用級(jí)到工業(yè)級(jí) 網(wǎng)絡(luò)管理要求 把智