2024面向新型电力系统的配电通信网建设与思考研究报告

电公面向新型电力系统的配电通信网 建设与思考 国网浙江信通公司2024年6月 章节预览 背景 01 Background 02 现状 目录Status 技术 03 Technology 04思考 Think 01 背景 Background 党的二十大提出加快规划建设新型能源体系 习近平总书记反复强调“能源保障和安全是须奥不可忽视的国之大者 党的二十大报告指出，“积极稳妥推进碳达峰碳中和”“加快规划建设新型能源体系 2024年是深入实施“四个革命、一个合作能源安全战略十周年 2023年，全国风电光伏装机强化迎风度夏、度冬能源电力推进新型储能试点示范持续提升电力市场化 超过10.5亿千瓦（总装机29.5供需预测预警拓展数字化智能化应用交易规模和比例 亿千瓦) 四方面加快能源生产消费提升供应链弹性韧推进能源产业体系增强能源高质量发 重点任务绿色低碳转型性和安全水平现代化展动能和活力 新型能源体系 五方面新的能源结构新的系统形态新的产业体系弹性韧性的新的治理体系 凸出特征供应链 非化石能源新型电力系统等系统高水平科技保障极端天气等条件各种要素资源实现逐步替代化石能源形态加快涌现自立自强下的用能安全灵活高效配置 新型电力系统 十四五”是碳达峰的关键期、窗口期，要构建清洁低碳安全高效的能源体系，控制化石能源总量，着力提高利用效能，实施可再 生能源替代行动，深化电力体制改革，构建以新能源为主体的新型电力系统 新型电力系统是实现”双碳”关键平台 是以承载实现碳达峰碳中和，具有清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动基本特征的电力系统。通过源源互补、源网协调、网荷互动、网储互动和源荷互动等多种交互形式，从而更经济、高效和安全地提高电力系统功率动态平衡能力，是构建新型电力系统的重要发展路径 新型电力系统的主战场之一，就是配电网 配电网作为电网的重要组成部分，主要作用是为各个配电站和各类用户提供电源，与广大群众的生产生活息息相关 需求应运而生 新型电力系统实现数字技术与能源技术深度融合云管边端业务架构，集约化管理是趋势 传统电力系统新型电力系统能金流 调度 火电等电网 居民用电 工业用电 火电等新能源 智能实时调度 储能 电网 信息流 居民用电 工业用电 电力云 调度/变电/配电自动化 输变配监控管理 电力传输通信网电力接入通信网 源随荷动发输变配用 YY 电源 火电等传统能源 光伏等新能源 源随网 动 配电网架 交流配电网荷随 交直流混合配电网网动 负荷 常规负荷工业负荷 发电侧储能直流配电网智能负荷双碳新能源调度数字化集控站智能配网 源随源动 电网侧储能柔性负荷多能互补、智慧调控变电站智慧视频、远配电房智慧化巡视网随网动用户侧储能程监控..配电深度感知、精准 荷随源动控制... 源网荷储架构图 数字化信息流伴随能源流，实现源源互补、源网协调、网荷互动、网储地域分散分布，管理统一拉通，形成紧密连接大电网，充分扩展互动和源荷互动等多种交互形式，需要高可靠通信网支撑。资源池，实现主动防御，需要确定性通信网支撑 国网总部成立配电通信网工作专班 按照国网公司领导要求和近期工作安排，配电通信网专题研究工作由国调中心牵头，国网发展部、设备部、营销部、数 字化部配合。 网络规划建设组网络安全组5G推广应用组 研究制定光纤专网规划、建设开展无线虚拟专网承载控制类 推进电力5G轻量化通信模块 原则，探索光纤到台区、光纤到户可行性，持续推进无线专网研究及建设工作。 业务安全研究，牵头制定安全 防护方案。 研制，加速5G规模化应用，开展5G短切片研究及试点。 六个工作小组 试点攻坚组HPLC优化提升组通信技术创新组 开展光纤到户、空调负荷柔性负责开展HPLC性能优化，形负责深入论证各类先进技术 控制技术政策、安全性研究，成通信解决方案。适配情况，通过技术试点， 论证其可行性。形成应用推广建议，同时做 好配套技术标准的制修订。 配电通信网工作专班重点任务 配电通信网工作专班第一批工作任务清单 序号工作组任务子项 任务1：研究制定具体规划建设原则，实现重点区域、业务密集的区域光纤覆盖 1开展光纤覆盖到台区试点 网络规划建设组王务2：在具备频率条件地区开展无线专网建设，同时继续向工信部沟通汇报 2争取在更多的地方开展无线专网试点建设。浙江参与 3网络安全组 任务1：负责推进4G/5G虚拟专网承载控制业务安全性论证，制定安全防护方案 履行相关程序并印发。浙江参与 任务1：利用5GRedcap（裁剪亢余功能）实现轻量化应用，降低应用成本和终端 4功耗，实现5G规模化应用。在新型电力负荷管理系统、配电自动化系统等涉控 5G推广应用组系统进行试点。浙江参与 任务2：采用自建电力核心网和传输通道，仅利用运营商的基站无线通道，实现 5业务，“最后一公里”接入。 任务1：研究采用自建电力光纤和复用电信运营商入户光缆的共享光纤方式，实 6 试点攻坚组 现光纤到户，并开展试点验证 任务2：研究柔性调节用户空调负荷方案和技术，实现空调负荷柔性控制，并开 7展试点。浙江牵头 配电通信网工作专班重点任务 配电通信网工作专班第一批工作任务清单 序号工作组任务子项 8HPLC优化提升组 任务1：研究HPLC优化提升及多业务承载能力，同时引入5G编码调制、MIMO等先进技术，形成新一代SPLC通信解决方案 9✁可行性及典型应用场景， 任务2：开展SPN技术在电网✁适应性研究，进一步开展安全性测试论证，编制 10SPN技术在电力行业系列标准 任务3：论证性试点SPLC、EUHT、✁闪、➶型化SPN等新技术在配电通信网✁ 11 通信技术创新组 应用场景。 任务4：开展量子加密通信技术承载涉控业务✁应用模式研究论证和关键技术攻 12关，依托新型电力负荷管理系统完成安全性与适用性测试验证。浙江牵头 任务5：开展授权频段台区无线通信技术测试验证，与HPLC互为补充，提升台 13区通信能力。浙江参与。浙江参与 任务6：推进EPDT电力无线专网研究，试点为新型负荷管理系统、配电自动化 14“三遥”、分布式电源调控等涉控业务提供安全✁通信通道。浙江参与 02 现状 Status 业务需求分析 业务维度 配电通信网所承载✁控制、采集两大类业务通信需求。控制类业务带宽要求较低，对时延、可靠性、安全性要求较高：采集类业务分 布泛在，对通信信号覆盖要求较高。 远程通信维度 营销专业目前均为四区业务，现有通信技术基本满足业务要求：生产专业业务涵盖一区/四区需考虑通信技术选型 本地通信维度 生产专业低压侧终端数量较少，节点与节点之间距离较大，对本地通信✁要求更倾向于在兼容营销现有本地通信网络基础上，侧重通信 可靠性、实时性。 配电通信与物联网总体架构 云 新一代集控系统新一代调度主站输电全景监控系统用电信息采集配电自动化主站物联管理平台 管电力骨干通信网 远程 运营商回传网 通信边 本地 光纤专网（EPON/工业以✎网）无线专网（1.8GHz/230MHz）无线公网（2G/3G/4G/5G） 口口 测 网关FTU终端DTU终络端TTU终端RTU/AGC/AVC能源控制器配电站房视频监测融合终端集中器负控终端共中器分布式光伏监 通信端 电力二次线微功率无线/HPLC微功率无线/HPLCRS485/HPLC 电力二次线 脉冲信号微功率无线/HPLC 吧 2.4GH2脉冲信号微功率无线 装立 无人机电力调度开关动环传感器智能新路器智能电表数拆采集器LTULTUV2G充电智能电表智能电表负荷投切智能电表电能质量在线 监测装置 配电网物联端侧 脉冲信号 端电力二次钱微功率无线/HPLC微功率无线/HPLCRS485/HPLC电力二次线 微功率无线 激功率天线/HPLC 是指端侧设备。部分为采集类传 感器，具备感知能力；另一部分为闸刀 装工 2.4GHz 脉冲信号 RS485 开关等控制未端节点。 解决通信覆盖需求问题 无人机电力调度开关动环传感器智能新路器智能电表数据采集器LTULTULTU智能电表智能电表负荷投切智能电表电监能质测盟装在线 端侧设备✁通信现状种类多、规模大抗干扰，抗衰减低功耗 端侧设备作为边侧设备下行延伸✁主要感知、控制载体，由于监测主体分布极不规律，因此形成了错综复杂✁现场通信环境和场景 通信技术HPLCRS-485WAPIHRF（微功率无线）RF-mesh 常见使用场景智能电表环境传感器变电站内监测配电台区向下延伸配电台区向下延伸 性能指标 最高传输速率为 15Mbps 常见速率为 1200bps-9600bps 最高10Gbps。100Mbps-1Gbps FSK:50Kbps,150Kbps;OFDM:150Kbps,400Kbps, 800Kbps,1.2Mbps 传输距离单跳700米几米数百米（空旷区域）数百米单跳最大为200米 配电网物联边侧 切能直接与主站交互✁终端。包括营销UO 专业✁集中器、设备专业✁融合终端、公 变终端等。 FTU终端DTU终端TTU终端RTU/AGC/AVC能源控制器配电站房视频监测融合终端充电低集中器负控终端器中器分布式测光伏监 解决需求问题 具备控制能力✁边侧设备介绍 口DTU一般安装在常规✁开闭所、配电站内，除了常规✁对开关设备✁数据✁采集与计算外，对开关进行分合闸操作，实现对馈线 开关✁故障识别、隔离和对非故障区间✁恢复供电，部分DTU还具备保护和备用电源自动投入✁功能。 口FTU是装设在馈线开关旁✁开关监控装置。这些馈线开关指✁是户外✁柱上开关，例如10kV线路上✁断路器、负荷开关、分段开关等，可以配合配电子站、主站实现配电线路✁正常监控和故障识别、隔离和非故障区段恢复供电。 口能源控制器是营销专业✁负荷控制终端，一般安装在大型商场、写字楼等地段，用来完成非生产负荷调控。其具备空调温度调节能 力，可以帮助楼宇完成节能减排。 配电网物联边侧 切能直接与主站交互✁终端。包括营销口 专业✁集中器、设备专业✁融合终端、公 变终端等。 FTU终瑞DTU终端TTU终端RTU/AGC/AVC能源控制器配电站房视频监测融合终端充电低集中器负控终端集中器分布式测光伏监 边侧设备能力 边缘计算 上述边侧设备除了完成云端主站与端侧设备之间✁汇聚上送、信令下发功能外，另一个重要能力就是边缘计算能力。 相对于云端计算存储资源✁充足，配电网边缘计算节点✁硬件方案上一采用各方面资源有限✁入式架构， ✁设计理念，即“硬件平台化，软件APP化”，通过软硬件解耦✁思想，将硬件封装为一个平台，软件上✁多样化 功能可以在各种APP上实现。 配电网物联管侧 管是指通信管道。主要负责边 电力骨干通信网 运营商回传网 侧节点与云主站✁通信，包括了骨光纤专网（EPON/工业以✎网）无线专网（1.8GHz/230MHz）无线公网（2G/3G/4G/5G） 干通信网和远程通信（光纤专网/无 线专网/无线公网） 解决通信覆盖需求问题 骨干通信网 浙江已围绕变电站、地市县供电公司构建一张由光 二级骨干网 500kv 变电站区调直调电厂 国 目 区调 调度中心 500kV 变电站 500kV电网变电站 纤为核心载体✁传输网，即电力骨干通信网。 三级 通信站点 220V 变电站 调度中心 220kV电网 有线远程通信 骨干网 直调电厂 220V变电站 变电站 而随着变电站电压等级✁下降，一直到配电网✁负荷 侧，会随着通信条件，使用ONU-OLT✁分光传输结构辐射到各个配电站房、环网柜等配电节点。 四级骨干网 通信站点 直调电厂 110V 变电站 变电站 调度中 335kV变电站 开 110kV电网 开 配电网物联管侧 管是指通信管道。主要负责边侧电力骨干通信网运营商回传网 节点与云主站✁通信，包括了骨干通 信网和远程通信（光纤专网/无线专网 （无线公网） 光纤专网（EPON/工业以✎网）无线专网（1.8GHz/230MHz）无线公网（2G/3G/4G/5G） 解决通信覆盖需求问题格端层浙江移动天线接入同传输网和核心网浙江电力定制