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苑超—新型电力系统背景下自主可控通信技术研究分析.pdf

编号：137964

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苑超—新型电力系统背景下自主可控通信技术研究分析.pdf

1、新型电力系统背景下自主可控通信技术研究分析2023年3月E P T C 电力技术协作平台目录一、新型电力系统通信需求分析三、总结和展望二、自主可控通信技术研究分析2E P T C 电力技术协作平台一、新型电力系统通信需求分析3电力通信网是电网的重要组成部分协同源网荷储企业高效经营电网安全运行发电输电变电配电用电3电力通信网作为与电网同生共存的实体网，是电网的重要组成部分，是保障电网安全运行、企业高效经营的重要基础设施。E P T C 电力技术协作平台双向潮流复杂配电网新型电力系统通信网络4新型电力系统的特征一、新型电力系统通信需求分析新型电力系统高比例可再生能源和高比例电力电子设备的“双

2、高”特性日益凸显，电源结构、电网形态、负荷特性发生了深刻变化，电网控制从输变电向配电网和用户侧拓展，电网对通信提出更高要求。E P T C 电力技术协作平台（三）新型电力系统通信需求分析-主网运行一、新型电力系统通信需求分析新型电力系统-大电网安全运行电网故障防御调度自动化智能集控当前国家电网已发展成为世界上规模最大、结构最复杂、控制难度最高的电网。大电网运行管控的核心思想是“看得清、控得住、用得好”，业务场景主要包括：电网故障防御、调度自动化、智能集控等。5E P T C 电力技术协作平台6电网故障防御是在电网故障或异常时，通过电网故障防御系统的“三道防线”对设备终端开展有序接入与控制，防止

3、电网事故影响扩大，保障电网安全稳定运行。大电网安全运行-电网故障防御一、新型电力系统通信需求分析30ms时延99.9%可靠性99.999%双通道四通道三路由通道突发传播频率E P T C 电力技术协作平台7调度自动化是各级调度控制系统通过调度数据网，对调度自动化终端开展运行状态数据采集与控制指令下发，实现对电网的广域共享、全景监控和运行控制。大电网安全运行-调度自动化一、新型电力系统通信需求分析2Mb/s+155Mb/s+带宽99%可靠性99.9%百毫秒级时延E P T C 电力技术协作平台8大电网安全运行-智能集控终端连接密度数十个/150ms时延2Mb/s+100Mb/s宽带分钟级实时发送

4、周期一、新型电力系统通信需求分析智能集控是通过全量接入各类采集终端、视频监控和巡检机器人等传感设备，对局域内电网设备的运行状态进行汇聚和管控，支撑区域变电站的监控和调度。E P T C 电力技术协作平台（四）新型电力系统通信需求分析-配网运行一、新型电力系统通信需求分析新型电力系统-配电网安全运行配电网运行涵盖配网调度、设备、营销3个专业，主要业务场景包括分布式电源调控、配电自动化、负荷控制等6大类25种，其中调度业务10种，设备业务4种，营销业务11种。9E P T C 电力技术协作平台10一、新型电力系统通信需求分析配电网安全运行-分布式电源调控分布式电源调控是通过各专业主站系统，对终端开

5、展电能质量、设备状态等数据采集及控制，实现分布式电源的“可观、可测、可调、可控”。99.9%可靠性99.99%19.2kb/s+4Mb/s带宽覆盖率100%30ms-5s时延E P T C 电力技术协作平台1199.9%可靠性99.99%100kb/s10Mb/s带宽秒级毫秒级时延供电区域C类及以上区域一、新型电力系统通信需求分析配电网安全运行-配电自动化配电自动化是对配电自动化终端进行控制，实现配电网各类运行工况下的监测、控制以及运行方式管理。E P T C 电力技术协作平台1299%可靠性99.9%分钟级毫秒级时延100kb/s+10Mb/s带宽覆盖率100%一、新型电力系统通信需求分析配

6、电网安全运行-负荷控制负荷控制是利用营销负荷管理终端对10kV专变等用户侧设备状态进行监测与采集，实现有序用电负荷管理。E P T C 电力技术协作平台13一、新型电力系统通信需求分析分钟级秒级时延64kb/s20Mb/s带宽终端轻量化1-3Kg终端运行时长八小时以上实时传播频率其他需求-应急保障应急保障是利用卫星通信、无线自组网等技术手段，进行应急抢修现场信号覆盖，实现各类作业终端的灵活互通，保障应急指挥中心与应急现场的实时交互。E P T C 电力技术协作平台14一、新型电力系统通信需求分析10*100Gb/s节点接入宽带SDN统一管控管理模式网络协议IPv4IPv6按需传播频率其

7、他需求-数据通信数据通信是通过高速数据通信网络，在新型应用服务、能源大数据中心及国网云等平台间建立超大带宽互联、高速灵活访问的路由通道，实现数据的统一汇聚与统筹共享。省级接入设备CE省级接入设备CE省级接入设备CE省级中心1省级中心2省级中心3数据通信骨干网PE骨干网汇聚设备PE骨干网汇聚设备PE骨干网汇聚设备PE骨干网汇聚设备三地互联环网三地数据中心（国网总部）北京中心上海中心西安中心N个省级中心N个省级中心E P T C 电力技术协作平台15一、新型电力系统通信需求分析更高的通信性能更优的通信可靠性更强的通信安全性更低的建设成本新型电力系统对通信提出更高要求随着“双碳”场景下电力系统的变化

8、，采集控制逐步向配用侧下沉，源网荷储各环节衔接更紧密，海量数据需要实时汇聚和高效处理，要求更高的通信性能，更优的通信可靠性，更强的通信安全性和更低的建设成本。E P T C 电力技术协作平台目录一、新型电力系统通信需求分析三、总结和展望二、自主可控通信技术研究分析16E P T C 电力技术协作平台二、自主可控通信技术研究分析面临的困难17随着贸易制裁的持续，我国半导体领域受制于国外技术，导致通信设备供应链安全难以保障；供应链难以保障日益严峻的通信产业趋势迫使电力通信亟需自主可控！电网安全在电力通信领域，华为、中兴、烽火等电网主流传输设备供应商受到波及，电网安全可持续性和可获得性均面临威胁。

9、E P T C 电力技术协作平台技术特点技术组成可信WLAN是以我国自主研发的WAPI标准为基础的新一代通信接入技术，采用中国SM4加密算法，具备可靠的双向鉴权和证书认证机制。可信WLAN技术满足安全合规、自主可控的要求，在变电站内可部分替代传统有线通信方式。18可信WLAN二、自主可控通信技术研究分析E P T C 电力技术协作平台应用场景变电站智能巡检、辅助监控分布式电源、储能调控地下站、综合管廊无线覆盖19可信WLAN典型指标覆盖范围100米600米传输速率500Mb/s50ms传输时延二、自主可控通信技术研究分析E P T C 电力技术协作平台20可信WLANCH1CH6CH11预漫游

10、漫游前路径引导，效率提升100%基于拓扑邻区的快速扫描，加速认证，缩短75%认证时延1端管协同漫游时缓存业务数据2无损续传漫游后数据回放，业务不中断3AP交换机环网网络切片交换机环网AC业务平台AS服务器关键特性网络切片无损漫游技术，实现巡检机器人高可靠接入漫游切换时间10ms，机器人巡检业务稳定不中断二、自主可控通信技术研究分析无损漫游网络切片技术，业务安全隔离和体验保障业务安全隔离：1Mbit/s粒度硬隔离，不同切片独享网络资源业务体验保障：同一张物理网络，不同业务提供差异化SLA统一网管E P T C 电力技术协作平台可信WLAN山东公司在济南 220kV 兴隆站建设

11、可信WLAN综合示范区，室内外安装AP接入点21个，通过现网交换机扩容回传，实现全站信号覆盖，完成在线监测、远程巡视和运维管理3类19项业务125台终端的无线接入。创新的无损漫游技术，实现漫游时间50ms 10ms，巡检机器人业务稳定不中断。应用案例站内交换机网络AC（主）AC（备）可信WLANAP智能安全帽布控球巡检机器人监控摄像头手持终端兴隆站二、自主可控通信技术研究分析21资产管理视频监控物联网人员定位APP应用可信WLAN服务器网管山东公司电力广域专网E P T C 电力技术协作平台技术组成技术特点切片分组网（SPN）是中国自主研发的新一代光传送技术，通过切片技术满足不同用户差异

12、化网络传输需求。SPN在网络业务承载和安全隔离方面，较PTN网络有质的提高，契合电力通信网发展需求。22切片分组网二、自主可控通信技术研究分析E P T C 电力技术协作平台23切片分组网创新电力通信目标网架构变电站调度中心智能切片管理综合数据网调度数据网变电站继电保护安稳控制SCADA为综合数据网、调度数据网提供路由器间互联专线为实时控制业务提供端到端独享硬管道二、自主可控通信技术研究分析大容量以太网技术，扩展性强，满足电力生产办公业务以太化的演进趋势FlexE和CBR小颗粒实现核心生产业务最低时延和超低抖动，为电网提供差异化的业务保障三层下沉到配电子站，满足配电主站功能下沉，将事故隔离时间

13、从分钟级缩短至毫秒级，实现区域不停电服务基于SDN技术实现网络自动化部署，智能运维，快速定位，支撑电力通信网络高效运营泛在接入切片隔离三层到边缘智能管控E P T C 电力技术协作平台24切片分组网CBR小颗粒板卡FlexE交叉切片FlexE分组切片1Gbps粒度业务间严格隔离业务内统计复用业务内统计复用1.5层交换us级时延分组转发电路交换控制类业务办公管理类业务控制类业务办公管理类业务FlexEFlexEPE(首)PE(尾)PUNIUNIFlexEFlexEUNIUNIPE(首)PE(尾)PCBR：constant bit rate，固定比特率转发双平面，构筑独享硬管道切片间硬隔离，切片内

14、统计复用CESCBR，接入板卡时隙化映射固定时隙调度，ns级抖动SPN提供端到端的业务硬隔离二、自主可控通信技术研究分析接入侧硬隔离节点内硬隔离链路侧硬隔离E P T C 电力技术协作平台典型指标最小硬切片10Mb/s信号时间抖动0.12s25ms保护倒换时间应用场景SPN+可信WLANSPN+5G小型SPN配网下沉25切片分组网二、自主可控通信技术研究分析E P T C 电力技术协作平台山东日照建成国内首张电力通信SPN传输网。以220kV东港站为例，将生产控制大区业务按业务类型划分交叉切片，保障业务端到端硬隔离确定性时延和抖动承载；将管理信息大区划分为一个分组切片；信息外网划分为一个分组切

15、片，分组切片内支持业务的带宽复用，保障业务传输效率。FlexEETHETHFlexEFlexE分组FlexEMTN分组切片：切片间FlexE时隙隔离，切片内统计复用信息外网切片FlexEETHETHFlexEFlexE分组FlexEMTN分组切片：切片间FlexE时隙隔离，切片内统计复用区业务切片FlexECBR时隙交叉FlexECBRMTN交叉通道：端到端TDM通道，s级抖动FlexECBR时隙交叉FlexECBRMTN交叉通道：端到端TDM通道，s级抖动区业务切片继电保护调度数据网综合数据网调度电话动环监控视频会议信息外网电力通信SPN传输网26切片分组网二、自主可控通信技术研究分析E

16、 P T C 电力技术协作平台全光通信网是通过光业务单元技术（OSU），简化光传输网络架构，构建一整张业务端到端传输的全光通信网，提供低时延的高可靠连接，实现网络通道的一体融合与全程监测。全光通信网典型指标波长1时隙2波长2波长3时隙3时隙1继电保护调度电话SCADA视频会议环境监控原生TDM硬管道1100%物理隔离基于时隙的TDM电路交叉转发位置固定121212确定性低时延2设备us级时延突破SDH带宽限制3突破10G，100G400G10G400G100G10+倍SDHOSUSDH网络可平滑演进4SDH+OSU双平面架构，统一网管，与现网融合(OSU+SDH)OSUSTM-NSDHOSUS

17、DH+OSUVCOSU(SDHSDH平面OSU平面混合线路板SDH网络核心VC/OSU双模网络VC隔离度业务时延管道带宽管道连接数保护能力时钟能力SDH端到端硬管道时延稳定，单站us级速率固定：VC12/3/4单纤容量最大10GN线性/环性复用段、ASON需外部时钟网提供同步OSU端到端硬管道时延稳定，单站us级速率灵活：N*10M单纤容量100G400GN*50倍线性/环性复用段、ASON能力提升5倍自带随路时钟，不需要外部时钟网二、自主可控通信技术研究分析27E P T C 电力技术协作平台全光通信网具有低时延、多链路、灵活带宽、高可靠、智能运维等方面的特点，可实现调度数据网、综合数据网等

18、业务的统一承载，端到端OSU硬管道为末端配电自动化提供高可靠、广覆盖连接。二、通信技术应用评估全光通信网SDHOTNOSU时分复用网络波分复用网络NHP网络融合承载，节省TCO平滑演进，保护投资一光到底，全程高可靠输变电通信网配电通信网电力物联网视频监控网配电房端到端OSU管道支撑配网自动化OSU光传送OSU光接入OSU光终端OSU工业CPE自主可控传送、接入、CPE、终端OSU自主可控智能运维可视，可管，可感知业务自动发放时延地图可视链路故障检测全光底座28E P T C 电力技术协作平台新疆乌鲁木齐建设OTN B网，采用OSU技术，开通了地调、米泉变、北京变的调度数据网、综合数据网OSU专

19、线。应用案例29二、通信技术应用评估全光通信网乌地调北京变 110KV米泉变 220KV新疆乌鲁木齐调度数据综合数据OSU29E P T C 电力技术协作平台四川德阳220kV秋月站等10个变电站建设全光网络，在站端室内外部署6台ONU，接入在线监测、移动终端和工业视频等业务，通过OLT+OTNOSU实现与主站系统的数据交互。应用案例调度营销配电德阳市公司110kV德阳站220kV孟家站220kV秋月站110kV孝泉站四川德阳30二、通信技术应用评估全光通信网E P T C 电力技术协作平台目录三、未来工作展望二、通信技术应用评估一、电力通信业务场景18E P T C 电力技术协

20、作平台总结三、未来工作展望国家电网深度应用可信WLAN、SPN、5G、卫星通信等先进通信技术，建设“地面+空中”高速通道，实现“有线+无线”无缝对接，打造全覆盖、大带宽、高智能的电力通信网，服务新型电力系统全链条、全专业、全场景。19E P T C 电力技术协作平台展望三、未来工作展望20未来，电力通信网将在范围、架构、性能、安全上发力，持续提升电力调度中心、35kV及以上变电站、各级数据中心通信带宽，推进配电网运行控制节点、输变配设备巡视监测节点的无线加卫星通信覆盖，空天地立体发展、一体化超前支撑，全面助力新型电力系统构建。E P T C 电力技术协作平台汇报完毕！E P T C 电力技术协作平台

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