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

面向新型电力系统的配电通信网建设与思考总结

核心内容

本文件主要围绕新型电力系统的配电通信网建设与相关技术探讨，提出了一系列技术方案与实施策略，以支持新型电力系统的安全、高效、智能运行。重点包括新型电力系统特征、现有通信网络现状、关键技术分析、通信网络建设与优化建议，以及在实际应用中的具体案例和实践。

主要观点

1. 新型电力系统的重要性
   新型电力系统是实现“双碳”目标的关键平台，具有清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动等基本特征。其主战场之一是配电网，需要构建高可靠、高安全的通信网络支撑。

2. 通信网络的结构与分类
   配电通信网由远程通信和本地通信两部分组成，远程通信主要采用光纤专网和无线虚拟专网，本地通信则包括HPLC、RS485、HRF、LoRa、WAPI等技术。其中，HPLC技术具有成本低、传输距离远、支持多节点组网等优点，但存在抗干扰能力不足和通信速率有限的问题。

3. 5G技术的应用与优化
   5G技术在电力通信中具有重要作用，特别是通过硬切片技术实现业务隔离和安全传输。同时，5G RedCap轻量化技术可以降低终端功耗与成本，推动5G在电力系统的规模化应用。

4. 无线专网与虚拟专网的建设
   电力无线专网（如230MHz和1.8GHz）具有物理隔离性强、抗干扰能力强等优点，但存在建设成本高、产业链停滞等缺点。无线虚拟专网则为偏远地区提供低成本、灵活的通信解决方案，且需加强安全防护。

5. 通信网络的统一管理
   配网通信统一网管平台建设是提升运维效率和通信可靠性的重要举措，通过整合多品牌设备、实现逻辑拓扑图自动生成和设备状态监控，提升故障定位和系统维护能力。

6. 空调负荷柔性控制技术
   空调负荷控制技术分为监测型、调控型和聚合平台型三种模式。监测型通过集中器与电表互联实现数据采集；调控型通过智能插座、控制模块等实现柔性调控；聚合平台型则依托第三方平台实现数据采集与控制。

7. 电力线感知技术
   电力线感知技术（如NB-PLC）通过采集电力线上的物理信号（如电压、电流等），实现对台区停电事件的快速识别与定位，为配电网运行提供支持。

8. 通信安全与防护
   通信安全是配电通信网建设中的重要考量，需通过加密技术（如量子加密、WAPI、国产密码算法等）和网络隔离（如OSU、SPN、硬隔离PON等）保障数据传输安全。

关键信息

通信网络现状

• 远程通信：主要使用4G/5G无线虚拟专网、光纤专网等，其中无线虚拟专网已承载424万台终端。
• 本地通信：主要采用HPLC、RS485、HRF、LoRa、WAPI等技术，HPLC和HRF双模技术在浙江已开始规模化应用。
• 通信带宽与距离：HPLC最大传输距离可达10km，5G可实现低时延、高可靠通信。

技术分析

• xPON：采用无源光网络架构，具有高安全性、低成本、长距离传输等优点，适用于工业控制场景。
• HPLC：利用低压电力线进行通信，具有抗干扰能力，但存在时延较大、通信质量受限等问题。
• HRF：窄带低功耗无线通信技术，支持Mesh组网，适用于电力终端接入。
• LoRa：适用于远距离、低功耗通信，但存在非授权频段安全性低、技术自主性风险等问题。
• WAPI：中国自主知识产权的无线安全协议，适用于有安全要求的封闭场景，但部署成本较高。

建设与优化建议

• 提升带宽：构建全光通信网络，实现核心层100G或N*100G、汇聚层100G、接入层10G。
• 统一网管平台：整合多品牌设备，实现全网设备统一接入与管理，提高运维效率。
• 推广OSU技术：OSU（Optical Service Unit）作为下一代通信技术，具备高可靠、低时延、支持多业务等优势，建议在全省范围内推广。
• 加强安全防护：采用加密技术、网络隔离、安全接入网关等手段，确保通信安全。
• 推动5G应用：推进5G RedCap轻量化技术，降低终端功耗与成本，提升通信效率。
• 优化空调负荷控制：通过多种通信方式（如HPLC、无线专网等）实现空调负荷的监测与调控，提升系统对新能源的管理能力。

省级通信网络规划建议

1. 省调层：覆盖500kV及以上电网，确保高带宽与高可靠性。
2. 地/县调层：覆盖220kV电网，实现本地通信与远程通信的融合。
3. 终端站层：覆盖110/35kV电网，实现配电网通信的延伸与扩展。
4. 场站接入：通过硬隔离PON技术实现对配电网和变电站的统一接入。

通信演进策略

• A平面：保持稳定，逐步切换至多混平台，实现网络的平滑演进。
• B平面：作为创新平台，直接支持新型电力系统业务，推动OSU技术应用。
• 统一设备与平台：实现全网通信设备与平台的统一，提升网络的可靠性与运维效率。

通信安全与防护

• 云端安全：采用加密签名、HTTPS传输、反向隔离装置等手段，保障控制指令的安全下发。
• 边缘侧安全：终端需进行安全代理处理，确保指令的验签与解密。
• 接入与外发防护：部署防火墙、流量监测、数据防泄漏组件等，确保网络边界安全。

通信网络发展趋势

• 全光通信：OSU技术作为未来通信发展方向，具备高可靠性、低时延、高带宽等优势。
• 无线专网与虚拟专网结合：通过无线专网与虚拟专网的互补，实现广覆盖、低成本、高安全的通信网络。
• 边缘计算与智能运维：通过边缘计算能力，实现终端设备的智能处理与快速响应，提升运维智能化水平。

通信网络建设与应用实践

• 浙江试点：在杭州亚运村开展配网通信统一网管平台试点，实现设备统一接入与状态监控。
• 空调负荷控制：通过HPLC、4G/5G等技术实现空调负荷的监测与调控，目前已有多种通信方案投入应用。
• 电力线感知技术：通过NB-PLC技术实现对台区停电的快速识别与定位，提升配电网运行效率。

总结

配电通信网的建设是新型电力系统发展的关键环节，需结合技术演进、业务需求和安全防护，构建高可靠、高安全、高灵活的通信网络。通过OSU、5G、HPLC等技术的融合应用，实现从设备层到主站层的通信整合，推动电力系统数字化、智能化发展。同时，需加强通信网络的统一管理与运维，提升系统整体的稳定性与可靠性。