1、第一讲：第一讲：面向智能电网的面向智能电网的电力通信电力通信华北电力大学通信技术研究所华北电力大学通信技术研究所NCEPU NCEPU 2 2精品第一讲：面向智能电网的电力通信第一讲：面向智能电网的电力通信第一部分：从智能电网的起源看智能电网通信第一部分：从智能电网的起源看智能电网通信第二部分：智能电网新形势下的电力通信第二部分：智能电网新形势下的电力通信第三部分：智能电网第三部分：智能电网-电力通信的机遇与挑战电力通信的机遇与挑战NCEPU NCEPU 3 3精品第一部分：从智能电网的起源看智能电网通信第一部分：从智能电网的起源看智能电网通信NCEPU NCEPU 4 4精品1.1 1.1
2、智能电网的起源智能电网的起源美国能源新政开采国内资源开发利用可再生能源提高能源的使用效率使美国逐步摆脱对石油和化石燃料的进口依赖。NCEPU NCEPU 5 5精品能源的更替胡锦涛总书记指出：“纵观人类社会发展的历史，人类文明的每一次重大进步都伴随着能源的改进和更替。”NCEPU NCEPU 6 6精品新能源利用的关键问题 新能源发电把电能作为主要的能源终端消费模式微电网技术分布式发电储能蓄能技术NCEPU NCEPU 7 7精品智能电网发展的背景电网企业的需求智能电网用户的需求NCEPU NCEPU 8 8精品智能电网发展的驱动力自然保护 气候变化 京都协议一次能源的匮乏供电可靠性和电能质量
3、供电能力环境问题供电安全电力市场垄断规程修改创新和提高竞争力低廉电价和提高能效NCEPU NCEPU 9 9精品1.2 1.2 智能电网概念的提出智能电网概念的提出 这种新型电网，是在大量交互式数据的基础上实现的精细化管理、智能化运营的电网，这就是智能电网的基本特征。智能电网贯穿发电、输变电、配电、用电全过程，通过智能电网的建设，电力系统各领域都将产生质的飞跃。发电输变电配电用电NCEPU NCEPU 1010精品传统电网架构居民小区大型办公建筑火电电力网络水电风电实时负荷发电控制电力调控中心工厂NCEPU NCEPU 11 11精品现有电网的弊端单向潮流跨区域电能调度电网的输配电效率线路与设
4、备运行状态不能实时了解用户用电变化不能快速响应电网和用户互动需求响应平抑电网波动，节约用户费用分布能源的利用NCEPU NCEPU 1212精品智能电网新架构主力发电厂升压变压器配电站降压站配电站配电站 商业 工厂 商业住宅内燃机微燃机内燃机燃料电池风电光电小水电储能燃气轮机储能系统智能电网智能燃气智能气象沼气电动汽车NCEPU NCEPU 1313精品1.3 1.3 智智能电网能电网的本质的本质智能电网：是在现代电网中应用数字技术实现电能从电源到用户的传输、分配、管理和控制，以达到节约能源和成本的新一代电力网络。智能电网的本质：就是能源替代和兼容利用。它主要是通过终端传感器传感器将用户之间、
5、用户和电网公司之间形成即时连接的网络互动，从而实现数据读取的实时、高速、双向的效果，整体性提高电网的综合效率。NCEPU NCEPU 1414精品信息技术革命成就倒逼能源革命信息技术革命成就倒逼能源革命科技进步智能电网信息技术新能源技术电子技术计算机技术通信技术分布电源蓄能技术微网技术NCEPU NCEPU 1515精品利用信息技术和新能源技术对传统电网进行改造NCEPU NCEPU 1616精品1.4 1.4 智能电网的特点智能电网的特点提供电源及用户接入的智能化管理，既适应大电源接入，也适应分布式电源，特别是可再生能源的接入，实现“即插即用”，无扰接入、有序退出。更好地对人为或自然发生的扰
6、动作出辨识与反应，在自然灾害、外力破坏和计算机攻击等不同情况下保证人身、设备、电网的安全。采用先进的实时监测、在线控制技术和需求侧引导，实现电网的优化运行、电力设施检修智能化管理和削峰填谷，增强电网输送能力，延长设备使用年限，提高能源利用效率。支持风能、太阳能等可再生能源的大规模应用，为用户提供更丰富的清洁能源。通过对电网的实时监测、在线分析预测及自动控制，及时发现故障隐患，快速诊断、隔离、消除故障，自我恢复，避免发生大面积停电，提高电网运行的可靠性。NCEPU NCEPU 1717精品中国电网的特点：统一、坚强、智能国外智能电网的特点（欧洲、美国）：理念：绿色、清洁、环保、分布式；形式：配电
7、网（无源-有源），用户（被动-主动）。中国的特殊性负荷、资源的逆向分布：西电东送。主要区别：大风电、光伏发电，远距离输送，以特高压骨架为基础。NCEPU NCEPU 1818精品国网公司：中国统一坚强智能电网的四个特征1.数字化：数字化电网、数字化电表与数字化用电设备；2.信息化：市场信息、电网信息、用户信息与宽带通信形成的信息平台；3.自动化：大电网安全稳定控制(高级智能调度)，变电站自动化与用户用电系统智能控制；4.互动化：电网、发电与用户以信息为基础的互动和决策。NCEPU NCEPU 1919精品智能电网建设关系到国计民生，关系到国家能源战略，作为支撑智能电网的电力通信专网将实现所有电
8、力系统环节的全覆盖，实现与用户的双向互动。智能电网电力通信专网建设也是一项关系到国家安全及能源战略的一项重大基础设施工程。信息技术革命成就倒逼能源革命信息技术革命将与新的能源革命进行深度整合，并依附于能源系统影响整合经济社会。和讯：IT产业的深度革命和能源革命将成为孪生兄弟，智能电网改革将推动能源革命的深度裂变。1.5 1.5 智能电网中信息通信的重要性智能电网中信息通信的重要性NCEPU NCEPU 2020精品智能电网中信息通信的重要性高速、实时、双向的信息通信精细化、智能化管理与决策数据采集与控制智能电网信息通信、智能管理和采集控制构成了智能电网不可或缺的三个要素。信息通信、智能管理和采
9、集控制构成了智能电网不可或缺的三个要素。而高速、实时、双向的信息通信是智能电网首先要解决的基本要素。而高速、实时、双向的信息通信是智能电网首先要解决的基本要素。NCEPU NCEPU 2121精品第二部分：第二部分：智能电网新形势下的电力通信智能电网新形势下的电力通信生产自动化网络视频会议网电话网光纤/SDH/PDHMIS/OA/ERP 网ATM 网部分通道由微波补充实现传输网交换网IP网营销自动化网络业务NCEPU NCEPU 2222精品2.1 2.1 电力通信网层次结构电力通信网层次结构 应用业务Services数字专线PSTNIP 网宽带交换网ATM电路交换circuit switch
10、ing数据包交换Datagram虚电路Virtual circuit分组交换Packet switching模拟 Analog/频分复用 FDM时分复用和数字交叉连接 TDM/DXC数字 Digital/准同步和同步数字系列 PDH/SDH电缆Cables光缆Optic微波Microwave卫星Satellite其它 媒体 Media 传输信道 Transmission channel 交换技术 Switching technology 网络 NetworksPCM:RS232E&M自动化继电保护行政电话远程抄表ERP负荷控制视频监控营销自动化视频会议生产、调度通信部门行政、信息部门电力营销部
11、门无线230M数传电台无线蜂窝网无线蜂窝网无线蜂窝网NCEPU NCEPU 2323精品智能电网中通信平台不仅仅是通信通道，而是智能电网的一部分，需要与智能电网业务配合进行统一规划；电力通信平台需要开放的网络架构，统一通用的通信标准。电力通信网要能够延伸到相关发电、送变电和终端用电设备等电网末端，智能电网数据获取、保护和控制业务都需要有效通信网络加以支撑；电力通信平台要求保证业务可靠性、保密性，能抵御黑客或非法攻击，私密性强，需要专网专用。瓶颈：缺乏大容量、双向、实时的专用通信接入网支持2.2 智能电网对电力通信特殊需求智能电网对电力通信特殊需求NCEPU NCEPU 2424精品配电通信网的
12、建设一直是困扰着广大电力通信工作者的难题；随着智能电网研究与建设，配电通信网的建设显得越来越重要。建设一个电力专用配电通信网络？开关TVFTU 城区配网上无合适的通信方式瓶颈问题：配电通信网（通信接入网）的建设NCEPU NCEPU 2525精品智能电网中电力通信的特点：缺的不是算法，而是数据！少的不是终端，而是通道！薄弱的不是骨干网，而是接入网！通信接入网的建设问题信息通信通道采集控制终端数据智能管理系统NCEPU NCEPU 2626精品通信接入网技术的对比选择智能电网对通信网要求：具备双向性、实时性、可靠性特征，出于安全性靠虑理论上应是与公网隔离的电力通信专网具备技术先进性，能够承载智能
13、电网现有业务和未来扩展业务最好具备自主知识产权，可具有面向智能电网业务的定制开发和业务升级能力智能电网中通信接入网技术的对比选择公网与专网：专网！宽带网与窄带网：宽带网！光纤网还是宽带无线接入网：OPPC+EPON .vs.BWA？NCEPU NCEPU 2727精品EPON 技术是一种点到多点的光纤接入技术，它由局侧的OLT（光线路终端）、用户侧的ONU（光网络单元）以及ODN（光分配网络）组成。可以灵活组成树型、星型、总线型等拓扑结构。所谓“无源”指ODN中不含有任何有源电子器件。无源光网络EPONNCEPU NCEPU 2828精品无线接入技术的演进1G1G（AnalogAnalog）2
14、G2G（DigitalDigital）3G3G（IMT2000IMT2000）3G3G（LTE/AIELTE/AIE）2.4GHz2.4GHz5.8GHz5.8GHzWLANWLAN高速高速WLANWLANWPANWPANWiMAXWiMAX802.16e802.16eIMT-advancedIMT-advanced4G4GCDMA2000 EVDOCDMA2000 EVDOTD-SCDMA/HSPATD-SCDMA/HSPAWCDMA/HSPAWCDMA/HSPAIS95/CDMA2000-IS95/CDMA2000-1x/GSM1x/GSMAMPSAMPSETACSETACSJTACSJT
15、ACSNMTNMTRFIDRFIDZigBeeZigBeeMANetMANetPANPAN802.11a/g/b802.11a/g/b14.4kbps14.4kbps144kbps144kbps384kbps384kbps50Mbps50Mbps100Mbps100Mbps数据速率数据速率移移动动性性低速低速中速中速高速高速1995199520002000200520052010+2010+SCDMASCDMASCDMASCDMA宽带无线宽带无线BluetoothBluetoothWiMAXWiMAX802.16d802.16dSCDMA 技术是第三代移动通信标准技术是第三代移动通信标准 TD
16、-SCDMA 的技术起源和核心技术的技术起源和核心技术组成之一。组成之一。NCEPU NCEPU 2929精品McWiLL宽带无线接入网CPE IPIP网络网络网络管理系统BS认证与计费系统InternetPCMCIA卡视频编码器 摄像头CPEIP视频服务器业务平台业务服务器MEMRTU传感器数据采集和监控调度服务器IPPBXPBXPRIPBXPRIPBXIPPBXPBXIPPBXPBXBSIPNCEPU NCEPU 3030精品无线宽带专用通信网：一次性解决配电网通信问题无线宽带专用通信网：一次性解决配电网通信问题电力通信塔SAC及网管服务器其它工作站负控工作站配变监控工作站LAN终端信道主
17、站系统McWiLL基站电力通信塔McWiLL基站电力通信塔McWiLL基站居民电表远程集中抄表终端居民电表居民电表MEM 160配电自动化终端FTUTTUDTUMEM 160负控开关负控开关台区电表负荷管理终端MEM 160NCEPU NCEPU 3131精品无线频率资源无线频率资源数字蜂窝GSM：890-915/935-960MHz数字蜂窝DCS-1800：1710-1785/1805-1880MHz数字蜂窝IS-95：824-849/869-894MHzWiMax:暂无可用的频率资源宽带无线接入SCDMA：1785-1805MHz模拟集群350MHz（公安系统专用）数字集群：806-821
18、/851-866MHz数传电台：频谱范围223.525-231.650MHz；信道带宽 25KHz；15个全双工信道，10个半双工信道NCEPU NCEPU 3232精品McWiLL频率资源SCDMASCDMA专用频段专用频段1785-1805MHz1785-1805MHz，该频段在全世界，该频段在全世界范围内可用并且与范围内可用并且与ITUITU的第三代频率规划不冲突的第三代频率规划不冲突microwavemicrowave1.9-2.3G1.9-2.3G2G2GFDD wireless accessFDD wireless access1.96-1.981.96-1.98Microwave
19、Microwavecommunicationcommunication1.7-1.9G1.7-1.9G1.7G1.7G1.8G1.8G1.9G1.9GGSM1800GSM18001.71-1.7551.71-1.755GSM1800GSM18001.805-1.8501.805-1.850SCDMASCDMA1.7851.7851.8051.805FDDFDD1.921.981.921.982.112.172.112.17TDDTDD2.012.012.0252.025补充补充2.32.42.32.4MSSMSSFDD wireless accessFDD wireless access1.8
20、8-1.91.88-1.9DECT&PHSDECT&PHS1.9-1.921.9-1.92CDMACDMA1.945-1.961.945-1.96CDMACDMA1.865-1.881.865-1.88Future usageFuture usageCurrent usageCurrent usageTDDTDD1.881.881.921.92补充补充FDDFDD1.751.75551.7851.785补充补充FDDFDD1.851.851.881.88附：国内频率使用情况NCEPU NCEPU 3333精品McWiLL电力无线宽带解决方案PCMCIA卡PDA电力移动宽带电力移动宽带移动OA移
21、动ERP移动MIS移动视频会议MEMRTU传感器城城区区配配电电网网通通信信远程抄表负荷控制配电网自动化CPE移动售电营业所联网电力移动营销电力移动营销 I P I P 网络网络BSIPIP网络业务平台网络业务平台Internet网络管理系统网络管理系统各业务服务器调度服务器视频服务器BS可移动视频可移动视频 集群电话集群电话电力应急指挥通信电力应急指挥通信工程抢险线路巡视应急通信保障农农村村电电网网通通信信农 网自动化移动语音农村售电电力无线备用通信电力无线备用通信行政语音视频监控数据采集宽带接入车辆定位高压线路视频监视其它应用其它应用无线调度IPPBXPBXPRINCEPU NCEPU 3
22、434精品EPON .vs.McWiLL?技术可行性：光缆铺设是否全部可行？宽带无线方案是否可行？经济可行性：一次性投资？分期逐步建设？管理可行性：配电通信网由哪个部门来建设与管理？是否有足够的人员进行建设与运维？NCEPU NCEPU 3535精品配电配电变电变电输电输电信息信息应用应用信息信息处理处理信息信息传输传输信息信息采集采集线路线路状态状态视频视频安全安全气象气象条件条件一次一次设备设备二次二次设备设备智能配智能配电调度电调度电能电能质量质量链式传感网链式传感网极端环境传感网极端环境传感网大规模传感网大规模传感网电力通信网（光纤电力通信网（光纤+宽带无线接入网）宽带无线接入网）电力
23、综合信息平台数据库电力综合信息平台数据库导线导线状态状态分析分析杆塔杆塔状态状态分析分析气象气象条件条件分析分析一次一次设备设备状态状态分析分析二次二次设备设备状态状态分析分析输电线路检修输电线路检修变电站检修变电站检修用电用电计量计量考核考核居民居民用电用电电能电能调度调度管理管理电能电能质量质量控制控制配电自动化配电自动化精细精细用电用电管理管理信息信息双向双向互动互动用户用电信息用户用电信息计量管理计量管理智智能能电电网网与与信信息息通通信信标标准准制制定定2.3 面向智能电网的电力通信解决方案面向智能电网的电力通信解决方案NCEPU NCEPU 3636精品（1）智能输电NCEPU N
24、CEPU 3737精品面向输电线安全监控的传感网通过采集温度、张力、振动、舞动、覆冰等信息监控导线状态。通过采集盐密、灰密、泄漏电流、风偏角等信息监控绝缘子串状态。通过采集杆塔倾斜、杆塔应力、杆塔振动等信息监控杆塔状态。TD-SCDMAMcWiLLNCEPU NCEPU 3838精品（2）智能数字化变电站监测对象：监测对象：变压器油色谱分析、油温、变压器铁芯接地、局部放电、变压器套管介质损耗等断路器六氟化硫气体监测、绝缘、断路器触头动作速度和行程等避雷器漏电流检测NCEPU NCEPU 3939精品数字化变电站智能传感网主变：油色谱分主变：油色谱分析、油温、铁芯析、油温、铁芯接地、局部放电、接
25、地、局部放电、套管介损等套管介损等断路器：断路器：局部局部放电、放电、SF6SF6气体气体压力、泄漏、湿压力、泄漏、湿度等度等氧化锌避雷器：氧化锌避雷器：阻性电流、总泄阻性电流、总泄漏电流漏电流NCEPU NCEPU 4040精品（3）智能配、用电一体化网络监测对象 配电网电能质量的实时监测 台区变考核、防窃电 大用户远程负荷控制：实时远程拉合闸控制和网络预付费、用电信息远程发布应用 居民用户用电实时、精确计量，用电事件上报、告警 居民家电设备用电的精细管理与计量智能电表分时电价即时电量计量双向通信电能质量监测窃电检测家电控制远程升级智能插座 智能断电 能耗计量 远程控制 安全保护 NCEPU
26、 NCEPU 4141精品智能用户交互传感网McWiLL集中器集中器水表Water Meter照明控制Lighting Controls暖通系统HVAC System负荷控制设备Load Control Device居家显示器In-Home Display气表Gas Meter负荷系统Load System可编程调温器Programmable Communicating ThermostatMesh网状网组网Star/Tree/Mesh混合组网 信息发布信息发布抄表抄表控制命令控制命令用电信息用电信息用电信息用电信息用电信息用电信息NCEPU NCEPU 4242精品第三部分：第三部分：智能电
27、网智能电网-电力通信的机遇与挑战电力通信的机遇与挑战NCEPU NCEPU 4343精品1.电力通信专业的发展机遇通信网的规模和覆盖范围不断扩大：涵盖发电、输电（线路）、配网、用电、调度、变电6大环节的通信网络。业务拓展：电网业务、增值服务2.电力通信产业的发展机遇满足电网，特别是智能电网业务需求的通信设备制造产业及相关服务业；3.提高电力系统通信与信息专业地位绝佳时机两网的融合，一次网和通信网密不可分，信息通信地位及其支撑作用更加重要。3.1 3.1 智能电网智能电网-电力通信发展的机遇电力通信发展的机遇NCEPU NCEPU 4444精品 4.电力通信技术水平（科研及研制）将大大提升。5.
28、通信科研创新与成果。依托坚强的中国智能电网工程，形成一批具有国际领先水平的科研成果。智能电网-电力通信发展的机遇NCEPU 44NCEPU NCEPU 4545精品3.2 3.2 智能电网智能电网-电力通信面临的挑战电力通信面临的挑战抓住根本自主创新人力资源的严重不足通信网建设的若干问题对公网通信技术的行业化改进NCEPU NCEPU 4646精品智能电网-电力通信面临的挑战1.智能电网的发展，新业务、新模式对通信的新需求；智能电网业务发展预测、业务流量预测分析、相关业务性能保障技术2.智能电网6大环节的信息通信保障；尤其是配电和用电网的通信方式急需解决3.现有信息、通信网的融合演进策略；现有
29、通信网不是推倒重来，而是如何保护现有投资，平滑过渡4.网络安全问题（一个更加突出的问题，二次防护的领域也需要扩展与修订）；5.电力通信网的规划问题（电源接入点的增加）；瓶颈：通信接入网（配电通信网）建设的问题！NCEPU NCEPU 4747精品以智能电网为代表的能源产业将是下一代技术创新与经济发展的主体。智能电网变革的本质是一次新的全球性的技术革命。中国在这一领域的基础和优势：中国在特高压电网技术上是国际领先的。特高压电网的建设打造了我国电力行业一流的科技创新体系，锻炼和培养了一大批创新梯队和创新人才。中国的信息通信行业也已处于全球领先地位。3.3 3.3 总结：智能电网的意义总结：智能电网的意义 NCEPU NCEPU 4848精品大力发展智能电网变革是工业革命100多年以来，历史赐予中国的、可以在生产方式方面领先世界超前发展的第一次真正的机会。中国将抓住这一历史赋予的机会，建设有中国特色的智能电网，向真正意义上的大国迈进！总结：智能电网的意义 NCEPU NCEPU 4949精品智能电网：电力通信发展的新契机
