2024面向新型电力系统的配电通信网建设与思考研究报告-国网浙江_68页_25mb

面向新型电力系统的配电通信网建设与思考

核心内容

配电通信网是新型电力系统建设的重要组成部分，承载着控制和采集两大类业务通信需求。其建设目标是打造广覆盖、低时延、高可靠的端到端全光通信确定性网络，实现数字技术与能源技术的深度融合，以支持新型电力系统的运行。

主要观点

• 配电通信网需满足新型电力系统对安全、可靠、高效通信的要求，需构建高可靠通信网支撑多种交互形式（如源网协调、网荷互动等）。
• 云管边端业务架构是当前趋势，需实现统一管理，形成紧密连接大电网的通信网络。
• 通信技术需适应不同场景，包括光纤专网、无线专网、无线公网、HPLC、RS485、HRF、Wi-SUN mesh、LoRa等，以满足不同业务需求。
• 5G技术的引入，尤其是RedCap和硬切片技术，为电力业务提供了更低成本、低功耗的通信解决方案。
• 配电通信网需实现统一网管建设，提升运维效率和网络质量。

关键信息

配电通信网现状

• 控制类业务：对时延、可靠性、安全性要求高，通常采用光纤专网和无线专网技术。
• 采集类业务：分布泛在，对信号覆盖要求高，通常采用HPLC、RS485、HRF、LoRa等技术。
• 远程通信：浙江公司已建成配电通信光纤专网光缆38674.6公里，无线虚拟专网终端承载数量达424万台。
• 本地通信：主要采用HPLC、HPLC+HRF双模、RS485等技术，覆盖范围广，但存在传输距离、速率、安全性等问题。

技术分析

xPON技术

• 技术特点：无源光网络，安全性高，传输距离可达20千米，支持多路复用。
• 标准与速率：EPON支持1.25Gbps对称速率，GPON支持2.5Gbps下行和1.25Gbps上行。
• 保护机制：支持Type A、B、C、D四种保护倒换方式，提高网络可靠性。
• 应用场景：适用于变电站、配电站等场景，支持高效数据传输。

4/5G电力虚拟专网

• 优点：安装方便、成本低、抗自然灾害能力强，是对光纤通信的有效补充。
• 缺点：建设及运维成本高，政策不支持继续建设，产业链发展停滞。
• 应用现状：浙江公司已通过运营商网络+安全接入平台方式回传至云端主站，支持4G/5G硬切片技术实现业务隔离。

HPLC技术

• 技术特点：采用OFDM调制技术，通信速率高，抗干扰能力强。
• 应用场景：主要用于智能电表与集中器之间的通信。
• 问题与优化：需解决高网络占用率导致的发送碰撞问题，通过频段规划和协议优化提升性能。

HPLC+HRF双模技术

• 技术特点：结合载波与无线通信，具备更强的抗干扰能力和更广的覆盖范围。
• 应用场景：用于集中器与电表之间的通信，实现双通道传输。
• 优势：自主知识产权，支持Mesh组网，通信距离可达300米。

Wi-SUN mesh

• 技术特点：基于IP协议，支持动态路由切换，通信速率可达1.2Mbps。
• 应用场景：用于智慧台区和表计数据采集。
• 优点：具备MESH能力，支持多跳通信。
• 缺点：需要外部供电，取电困难。

LoRa

• 技术特点：低功耗远距离通信技术，基于扩频技术，抗干扰能力强。
• 应用场景：用于输变电设备物联网数据采集。
• 优点：成本低，通信距离远。
• 缺点：存在技术自主性风险，通信速率低。

WAPI

• 技术特点：中国自主知识产权的无线安全协议，支持三元对等安全架构。
• 应用场景：用于有安全要求的封闭固定场所。
• 优点：安全性高，协议标准化。
• 缺点：部署成本高，需架设AS服务器。

通信网络架构与演进

• OSU全光通信网：通过SDH、OTN、PON技术融合，实现全光网络，支持高带宽、低时延、高可靠性。
• 演进策略：A平面保持稳定，逐步切换多混平台；B平面创新承接新增业务，直接用于支撑新型电力系统建设。
• 统一网管建设：整合多品牌设备，实现全网业务实时监控，提高运维效率。

通信安全与防护

• 云端安全措施：控制指令报文签名，通过HTTPS加密下发，反向隔离装置接口加密传送，确保指令安全。
• 边缘侧安全措施：终端收到指令后，通过安全代理和边缘框架处理，确保指令验签、解密后下发。
• 边界防护：部署防火墙、流量监测、综合防护网关等，实现全流量解密、监测与分析，提升网络安全。

空调负荷柔性控制

• 通信方案：远程通信采用光纤/无线虚拟专网，本地通信采用HPLC、RS485、LoRa等技术。
• 安全防护：需设置管理信息大区涉控调节域，实现指令加密签名下发，确保非工空调控制安全。
• 业务需求：监测空调负荷数据，调控指令下发时延不超过30秒，采集频率为15分钟/次。

低压分布式电源调控

• 通信需求：需满足调度实时调节与控制，提升通信效率和控制精准性。
• 解决方案：采用“光纤/无线虚拟专网+HDC”模式，支持分钟级数据采集和控制。

台区停电告警与定位

• 技术方案：基于电力线感知技术，通过LTU监测单元实现停电告警与定位。
• 通信方式：采用窄带PLC技术，与HPLC共存，非侵入式、简单易用。
• 信息汇总：通过台区侧LTU进行综合研判，实现精准定位和告警。

建设思路与建议

1. 提升通道带宽：核心层带宽100G或N*100G，汇聚层100G，接入层10G。
2. 延伸覆盖范围：省级OTN网络向地市、县域延伸，覆盖至终端变电站。
3. 优化网络结构：实现变电站、配网接入网和传输网握手，构建确定性网络架构。
4. 推进技术体制升级：向OSU全光网演进，实现全光直达，降低功耗。
5. 加强通信与业务协同：通信专业与营销专业需加强协同，提升运维管理的规范性和效率。
6. 深化无线公网能力：推动运营商无线公网能力开放，建立监控预警机制，提升无线虚拟专网的运行维护能力。
7. 推动协议标准化：加强电力无线局域网通信协议的标准化和自主可控性研究，提升网络安全性、可靠性和综合管控能力。

总结

配电通信网建设是新型电力系统的重要支撑，需结合数字技术与能源技术，实现高可靠、低时延、高带宽的通信网络。通过多种通信技术的融合与优化，如xPON、4/5G虚拟专网、HPLC、HRF、Wi-SUN mesh、LoRa等，构建适应新型电力系统需求的通信架构。同时，需加强统一网管建设，提升运维效率和网络质量，推动通信与业务系统的深度融合。未来，需进一步优化空调负荷控制、低压分布式电源调控、台区停电告警与定位等关键技术，提升通信网络的自主可控性和安全性，为新型电力系统的建设提供坚实支撑。