電力通信科技發(fā)展規(guī)劃

0引言

電力通信網作為現(xiàn)代電網和支撐企業(yè)信息化的重要基礎設施，已全面深入地融入智能電網的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電及調度等各個環(huán)節(jié)及信息支撐平臺中，是實現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務流”三流合一的重要紐帶[1-10]。電力通信技術發(fā)展戰(zhàn)略服務于電力通信網絡的建設與發(fā)展，關注電力通信領域全局性和戰(zhàn)略性科技計劃。電力通信技術發(fā)展戰(zhàn)略研究堅持戰(zhàn)略性、前沿性和前瞻性，以支撐建設具有中國電力特色的智能電網為研究主線，圍繞電網技術領域的相關戰(zhàn)略重點開展分析研究工作，特別強調突出需求導向等原則。

1回顧

“十一五”在公司科技發(fā)展規(guī)劃的指導下，電力通信科研工作緊密圍繞電網和公司發(fā)展，開展先進、適用的關鍵通信技術研究，切實解決電力生產中的通信疑難問題，同時研究整合各級通信資源，優(yōu)化網絡結構配置，不斷提高通信網的服務保障能力。電力通信技術水平和自主創(chuàng)新能力顯著提升，在成果創(chuàng)造、產業(yè)培育、新技術推廣和人才培養(yǎng)等方面取得了突出成績，科技支撐和引領作用逐漸顯現(xiàn)。電力行業(yè)“十一五”期間的科技投入主要在大電網安全與控制技術、輸變電技術、電網信息和通信支持技術等若干領域，其中“電網信息和通信支持技術”是“十一五”期間的重點投入領域之一。“十一五”期間，電力行業(yè)立項的較重大的通信科技項目涵蓋通用通信技術、電力特有通信技術和綜合通信技術三大領域，其中特有技術和綜合技術所占比例超過四分之三，體現(xiàn)了對原創(chuàng)性技術的支持；立項的一般通信科技項目中，綜合技術比例較大。

“十一五”期間，電力通信技術研究工作成績顯著。通過專題研究，解決了許多現(xiàn)場疑難雜癥及標準規(guī)范的編制問題，獲得了多項電力科技進步獎。通過工頻通信技術的研究，開發(fā)了高可靠性的可穿越變壓器的工頻通信裝置，并成功應用于現(xiàn)場的數(shù)據(jù)傳輸；通過電力線通信技術的研究，提出了自適應頻段選擇、信道質量檢測和組網等技術，完成了基于混合線路載波組網通信和基于配電線屏蔽層載波組網通信配網自動化系統(tǒng)的試驗；研制了系列電力線數(shù)據(jù)傳輸裝置和相關耦合設備；?51?形成了OPGW全套科研、試驗檢驗和系統(tǒng)設計能力；形成了OPGW抗覆冰損傷性能的質量檢測技術及標準；形成了OPGW抵御覆冰災害的綜合解決方案；形成了OPGW應用于特高壓環(huán)境的質量檢測技術。同時，在綜合網管、資源管理、線路保護倒換應用、智能調度支持、超長距離傳輸、無線通信應用、視頻監(jiān)控、下一代網絡、軟交換等領域開展了探索性工作。

“十一五”期間，電力通信科研工作也存在一些不足。電力特種光纜型譜、OPGW抗雷擊、抗腐蝕等技術研究有待深化；OPPC技術還需加快研究和試點應用，并拓展應用范圍；低壓特種光電纜技術的應用研究剛剛起步，延伸到低壓用戶的光電纜運營模式和綜合解決方案尚需深入研究。跟蹤國外寬帶高速載波通信先進技術，進行自主研發(fā)；中低壓配電網載波,包括BPLC需要深化研究解決實際通信中的穩(wěn)定性不高、傳輸距離短等實用化問題。進一步結合電網實際需求，加強先進、適用的光通信技術應用研究，解決電力骨干傳輸網遠距離、大容量、高速傳輸?shù)男枨?，探索網絡技術在電力關鍵業(yè)務信號傳輸中的應用；加大光接入網技術在配用電領域的應用研究；重視研究各種無線通信技術包括衛(wèi)星、微波、新型無線寬帶城域網技術、各種短距離無線通信技術、3G/4G等下一代無線公網技術在智能電網中的應用研究。通信網絡結構需要從提高網絡可靠性、安全性出發(fā)進行優(yōu)化和不斷加強。重要業(yè)務缺少備用路由，可靠性不高，部分重要節(jié)點光纜路由單一，存在安全隱患。面向智能電網的通信體系問題、集成通信網技術、通信業(yè)務信息模型、接口規(guī)范、業(yè)務仿真等一系列技術尚待研究探討。數(shù)字同步網缺乏統(tǒng)一的網絡規(guī)劃和設計，全網基準時鐘信號分配不合理，沒有體現(xiàn)基準性和統(tǒng)一性，造成業(yè)務傳輸穩(wěn)定性降低。網絡管理系統(tǒng)仍然存在模式不統(tǒng)一、功能不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)不統(tǒng)一的問題，導致各級系統(tǒng)互聯(lián)互通難以實現(xiàn)。通信新技術應用缺乏深入研究。互聯(lián)網、3G/4G等公網通信資源在智能電網中的應用及其接入的安全問題，有待深入研究。

“十一五”期間，電力通信技術研究的特點表現(xiàn)在：研究內容緊跟通信技術發(fā)展方向，研究課題與電力業(yè)務需求結合緊密，注重解決電力生產中的重點、難點通信問題，驗證性研究居多而自主創(chuàng)新性研究偏少，部分項目研究內容相似或重復。

2現(xiàn)狀

國外發(fā)達國家注重開展光纖通信技術在電網控制和運行維護中的應用研究，光纖通信技術在各級通信網絡中得到應用。無源光網絡技術在電力通信專網有少量應用。注重無線通信技術在電網業(yè)務中的應用研發(fā)及電力特殊場合的應用。利用GSM和GPRS技術實現(xiàn)采集、監(jiān)控等領域業(yè)務應用。歐美發(fā)達國家研究并大規(guī)模應用WiMAX、3G/LTE等寬帶無線技術在電網數(shù)據(jù)監(jiān)測控制中的應用；日韓等國家開展了超寬帶無線電技術、無線傳感器網絡等新技術在解決特殊環(huán)境下電力設施的監(jiān)測應用。開展廉價微小衛(wèi)星通信技術和高空大氣平流層浮空器通信技術的研究，并應用在電網的試點建設中。國外特種光纜技術起步較早，發(fā)展迅速，歐美等國家進行了較深入的研究，IEEE和IEC分別制訂了相關技術標準，對光纜產品質量檢測進行了規(guī)范，尤其對ADSS和OPGW描述詳細，加速了特種光纜在全球電力系統(tǒng)應用的步伐。對電力線通信研究已有數(shù)十年歷史。近年來，在高壓輸電線載波領域，研制了速率達百kbit/s的載波機，并已經投入應用。在中低壓寬帶PLC方面，擁有寬帶電力線通信的核心通信算法、通信協(xié)議，開發(fā)出速率達200Mbit/s以上的電力線通信芯片，在戶內聯(lián)網、寬帶接入等方面得到應用，并將電力線寬帶技術引入到配電自動化、工業(yè)控制、用電信息采集等領域。將電力特有通信技術與通用通信技術相結合的綜合通信網技術研究，通信網與電網的一體化趨勢進一步加強。美國電科院研究并提出了綜合能源通信體系架構IECSA，作為未來電網及電力通信網的發(fā)展與建設框架藍圖，強調了通信在未來電網架構中的作用，并有針對性的進行通信技術的研究。國外發(fā)達國家結合國情，綜合應用光纖、無線公網技術構建配用電通信網絡，應用較多，比較成熟。應急通信方面，在災害條件下利用公網通信資源傳輸電力業(yè)務的應用未見報道。國內開展了無線光通信技術在電力系統(tǒng)的應用研究、特高壓電網超長站距光傳輸關鍵技術的應用研究、SDH光纖通信在電力系統(tǒng)應用研究、光纖通道傳輸繼電保護技術研究、多業(yè)務光傳輸平臺/光切換/密集波分/無源光網絡等新型光通信技術的研究和試點。

在局部開展了自動交換光網絡等新技術的應用和試點，開展了EPON技術在配網自動化、用電信息采集等領域的應用試點。在大范圍組網及應用方面，需要盡快深入研究和開展試點示范工程。部分電力公司在無線辦公、線路設備檢修、應急通信、線路建設等方面已開展過無線局域網、公網無線通信的應用研究。目前國內電力負荷管理系統(tǒng)和大用戶遠程抄表也采用了GPRS/CDMA公網通信技術。國內還進行了ADSS工程應用技術研究、OPGW接地方式的研究、OPGW運行安全性技術研究、OPGW覆冰安全性能研究，輸電線路地線系統(tǒng)的綜合設計技術研究，光纖復合相線在電網中的應用研究等。高壓輸電線載波高速傳輸技術研究較少。中低壓配電線載波技術已有十幾年的研究和應用，但由于我國配電網的復雜性，目前技術水平和應用效果仍待提高，在關鍵技術如窄帶載波自適應、自組網技術，寬帶載波核心芯片技術等領域有待突破。配電網工頻通信等特殊電力線技術的應用研究還需進一步深化。目前開展了信息通信技術網絡模式的深入研究，時間同步、時鐘同步等方面的綜合研究并在部分地區(qū)進行了推廣應用，骨干光纖傳輸網絡結構的優(yōu)化及網絡評估技術研究，綜合利用光纖、電力線通信、無線公網、無線專網等多種方式開展配網通信系統(tǒng)的研究，實現(xiàn)自動抄表、配網管理、用戶雙向通信等功能。同時還開展了災害條件下利用公網通信資源傳輸電力業(yè)務的應用研究。

3發(fā)展展望

發(fā)展思路

電力通信總體發(fā)展思路將瞄準通信服務于智能電網的重大戰(zhàn)略需求，針對制約電網建設、運行、管理與發(fā)展的重大通信技術問題，以構建先進適用的電力通信技術體系和堅強、靈活、高效、安全的通信網絡體系為目標，系統(tǒng)地開展智能電網通信關鍵技術攻關與集成創(chuàng)新研究，通過建立完備的“通信標準”、“試驗檢驗”和“通信安全”三大支撐體系，構建兩大通信平臺，即堅強、高效的傳輸和交換通信平臺以及安全、靈活的接入和互動通信平臺，完成相關示范工程建設并推廣應用，實現(xiàn)在“新理論、新技術、新裝備”的創(chuàng)新與突破，為公司和電網發(fā)展方式轉變提供堅強的通信技術支撐?！笆濉逼陂g，在電力通信技術方面，將圍繞構建先進適用的電力通信技術體系和堅強、靈活、高效、安全的通信網絡體系的需求，針對骨干通信網絡演進、配網通信技術水平不高、電力通信信息化水平較低、支撐網建設不完善等問題，以通信網絡智能化建設為重點，以提升電力通信試驗測試與仿真分析技術為支撐，攻克包括通用技術和特有技術的十幾項關鍵技術，形成電力信息與通信技術標準體系，建設或提升電力特種光電纜及電力通信網絡系統(tǒng)仿真與測試檢驗能力，完成電力光纖到戶、智能小區(qū)、電力物聯(lián)網應用等示范工程，提高配網光纖覆蓋率，為滿足智能電網對骨干傳輸和配用電通信的需求提供堅強支撐。電力通信網是連接電網各個感知終端和采集終端，實現(xiàn)信息傳輸和“感知”電網的重要神經系統(tǒng)。隨著光通信技術、無線技術和物聯(lián)網技術的迅速發(fā)展，未來的各種網絡將經歷從隔離到互通、從互通到協(xié)同的演進，通過網絡間的融合與協(xié)同，對分離的、局部的優(yōu)勢能力與資源進行有序整合，從而最終使通信系統(tǒng)擁有自管理、自發(fā)現(xiàn)、自規(guī)劃、自調整、自優(yōu)化等一系列的新功能，但想真正擁有無處不在、無所不能的智能性網絡，在技術和實現(xiàn)上還有很長的路要走。

重點方向

總體戰(zhàn)略發(fā)展目標的實現(xiàn)，需要結合公司及電網發(fā)展的戰(zhàn)略需求，研究智能電網各個環(huán)節(jié)的通信業(yè)務需求，解決基礎性、系統(tǒng)性、關鍵性的通信技術。“十二五”期間，電力通信技術領域將在高速光通信、寬帶無線通信、電力特種光纜、電力物聯(lián)網、智能感知和智能電網業(yè)務仿真等方面開展技術和應用研究，以形成一批具有自主知識產權的創(chuàng)新性研究成果,力爭突破并達到行業(yè)國際領先技術成果。加強光通信技術、無線通信技術、網絡感知技術等前沿技術的應用研究，突出通信與信息、電力專網與公共通信網的融合、集成與應用，全面支撐智能電網信息通信業(yè)務的發(fā)展，為電力通信發(fā)展做好技術與人才儲備。突破電力線通信窄帶低速的瓶頸，解決電力特種光纜在輸配電及智能電網應用中的關鍵技術問題，形成一批電力特有通信技術原始創(chuàng)新成果，提升電力特有通信技術領域的原始創(chuàng)新能力。通過研究配電網分層通信體系架構，形成涵蓋城域—社區(qū)—家庭的分層通信體系，進一步構建智能配電網統(tǒng)一通信支撐平臺。突破物聯(lián)網關鍵核心技術，進入行業(yè)乃至國際的網絡融合和物聯(lián)網科技創(chuàng)新鏈，并在重要環(huán)節(jié)形成科技創(chuàng)新鏈的競爭優(yōu)勢。建成完善的電力通信試驗、檢測、仿真和評估測試環(huán)境，進一步提升電力特種光纜試驗能力，具備參與國際標準研發(fā)能力，形成公司系統(tǒng)完善的電力通信標準體系和檢測評估體系，推動相關行業(yè)標準和國際標準的制定，初步形成電力通信技術自主創(chuàng)新支撐體系。積極跟蹤國際性前沿通信技術，如量子通信技術，構建用于保障未來電力系統(tǒng)的