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机遇与挑战 电力信息与通信的融合创新

来源:EPTC作者:EPTC日期:2019-04-23 14:30:14

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电力信息通信技术,就是将信息传递给智能电网管理系统的关键技术,想要保证整个系统运作正常,就必须需要电力通信信息技术的保障。

随着“坚强智能电网”和“泛在电力物联网”的逐步建立,电力通信技术在智能电网领域起到的作用也越来越大。


发展

历程


40年代

模拟单路载波通信

电缆通信

特高频无线通信等






70年代

模拟多路载波通信

模拟120路微波通信

数字34M微波通信


90年代

数字多路载波

数字155M微波通信PDH

230M数传电台






21世纪

SDH(同步数字体系)

WDM(波分复用)

电路交换ATM、IP、设备网管


“十三五”期间

OTN(光传送网)IPV6

IMS(信息管理系统)

一体化会议系统

TMS(遥信管理系统)




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通信设备市场发展现状

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全球市场

2017年全球通信设备市场继续趋缓,4G网络逐步普及,全球通信网络投资呈现缓慢增长5G网络建设尚未兴起。移动通信设备占比逐步下降,全球光通信设备占56.1%,移动通信设备占40.8%,网络通信设备占13.1%,随着4G网络建设力度持续减弱,移动通信设备在全球通信设备市场中占比继续下降。新技术继续驱动市场发展,IT与CT深度融合,从产品架构、制造模式、产业生态等方面深刻影响着通信设备行业的发展。通信设备厂商逐渐向提供“产品+服务"转变,发展模式呈现出多元化、深层次、高投入产出比的特点。



国内市场

国内市场规模呈现平稳下降趋势,整体市场规模同比下降8.3%。市场结构方面,光通信设备市场占比大幅提升,西部地区市场重要性不断加强,企业用户的市场份额依旧领先。


2019年,随着5G网络建设启动以及宽带速度的不断提升,整个市场增速将会开始回升;2020年中国通信设备市场规模将达到3086.9亿元。从市场结构来看,2018年随着5G逐步发展,移动通信设备在市场结构中呈现逐步回升的态势,占比到44.8%,而到2020年占比将上升到50.4%,而光通信设备和网络通信设备将分别达到35.2%和14.4%。


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通信设备主要发展趋势

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通信设备向开放化、定制化方向发展

云计算改变T架构和通信设备形态,传统通信设备向开放化、定制化和模块化方向发展,定制服务功能可作为通信设备厂商走出同质化竞争的突破口。



SDN、NFV等技术带来重大影响

SDN/NFV推动传统通信设备向开放化、通用化方向发展。从不同维度促进设备形态重构,驱动通信设备向开放、通用架构发展,实现异构设备和网络资源的统一管理。



硬件设备传统产业格局将被打破

IT技术使传统设备商在销售业绩和产品升级方面面临挑战;SDN为软件、IT创造了进入通信设备市场的新机遇,挤占传统设备商市场空间。


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最新标准动态

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电力信息标委会目前在标准体系中收录了 1382项标准,其中国际标准 279 项,国家标准 344 项,相关行业标准 759 项,采标率达 97%。按体系分支统计如下:通用标准 41 项;规划 / 设计 / 建设 4800 项;资源 45 项;设备 280 项;应用系统 218 项;安全和质量监督 190 项;运行维护 128 项。


目前依托的标准体系中已发布标准一共 27 项,其中通用 13 项,资源 8 项,应用 3 项,设备 2 项,运维 1 项,不包含已废掉的标准。


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新一代关键技术

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网络安全

电力在第二次工业革命后几乎支撑了目前所有的工业生产,是工业3.0和工业4.0的基础,更是“中国制造2025”的保障。这就使得电力基础设的安全显得尤为重要,而电力系统的“发输变配用”各个环节,都可能成为网络攻击的目标。


在电力信息网络安全面临巨大挑战的背景下, 在继承电力行业信息安全主动防护体系基础之上, 一种以“智能+防护+控制”为基础, 贯穿信息系统全生命周期的电力信息网络安全架构构想被提出。

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新一代的电力信息网络安全架构模型按照“云+端+边界”立体智能防护的要求, 结合国际先进信息安全管理体系(ISMS)理念, 合理确定电力信息网络的安全需求, 从管理、策略、角色、技术多个安全维度综合考虑应对安全策略及管理措施。



电力北斗

当前,国家电网公司已建设完成北斗基准连续运行参考站200座、为23条国网级重要输电通道,合计70个高风险段、637公里,61个中风险段、1093公里区域提供北斗高精度位置服务;形成覆盖重庆、四川、甘肃等13省市的35kV及以上的输电线路地质灾害专业监测网络。


目前,北斗系统在我国电力的应用已经覆盖了发电、输电、变电、配电、用电等电力生产的各个方面,进一步加强了我国电力自然资源管理体系和电力安全应急管理体系建设,有效保障了电力的安全稳定运行。


在电力资源管理方面,国家电网公司利用北斗指挥机、北斗数传终端、北斗手持机、北斗授时模块、北斗定位模块等北斗设备,结合现有故障指示器、故障定位装置、专变采集器等数据采集设备,以及电力生产管理系统软件等,开展了风力发电状态监测、光伏发电布设控制、水力发电实时监测,输电线路地质灾害监测、电力线路监管、用电信息采集等,实现了发电装置、输电线路、配电网络、用电终端的各类数据采集与监测。

 

在安全应急管理方面,利用北斗高精度定位接收机、北斗安全头盔、北斗定位装置等设备,结合电力系统安全管理制度,主要开展了电网安全运行管理、电网调度授时、杆塔变形监测、设备缺陷监测、运行风险监测、巡检人员安全管理、车辆管理调度、电力设备管理、电力应急抢修、防灾减灾等,全面提高电力领域的自动化、信息化程度,提高其系统应用的安全性、可靠性水平,提高电力行业应对灾情的预警预报、抗灾抢险能力,减少人员伤亡和财产损失。



电力无线专网

电力通信网的基本目标是保障电力系统的安全稳定运行,是电网的第二张实体网络,紧密依托电网发展而建设,是电力调度自动化、继电保护、稳定控制、ERP客服等系统的“神经网络”,在电网安全运行、企业经营管理、优质服务工作中发挥了重要作用。


电力无线专网优势明显:能够统筹各类业务需求、建设统一接入平台;专网专用、安全可靠;相比光纤网络,能够降低通信建设成本;灵活、高效接入终端业务。


产业培育方面,国网信息通信产业集团有限公司携手华为、中兴、普天、中国信通院、国家无线电监测中心、南瑞集团、信通产业集团、许继集团等55家单位成立了中国无线电协会电力无线专网产业联盟。


标准化工作方面,重点开展电力无线专网设备定型设计、测试及工程建设三个标准化,规范设备类型和技术指标要求,明确建设要求和典型设计,加强测试认证、质量监督全过程管理,着力推进无线专网产品和建设“三通一标”工作。


实验室认证方面,国家电网有限公司开展电力无线专网终端、基站、核心网、网管全环节设备检测工作,督促厂商优化提升产品性能,确保设备入网品质。


总体设计方面,LTE电力无线专网自2009年开始研发,经过多年的不断改进和全网多个试点网络应用实践,目前11个省市公司已经建设一定规模的LTE电力无线专网,

应用效果方面,已接入22类业务,对业务支撑效果良好,供电可靠性有效提升,网络性能超过预期,优质服务水平显著增强,电网运维效率大幅提高。


2019-2020年,国家电网有限公司规划建设基站2500余座,接入终端数十万个,至“十三五”末初步建成有效覆盖全网范围C类及以上供电区域的无线电力专网,预计“十三五”末,将在B/C类供电区域、光缆建设困难的A+/A类供电区域实现电力无线专网全覆盖。



人工智能

新一代人工智能将以智能电网和能源互联网为依托,全面推进能源革命,将开启智慧能源的全新时代。推进电力和能源生产—传输—消费的智能化,人工智能将起到有力的支撑作用。


随着电力行业和AI技术的发展,将AI技术应用到电力行业中,不仅是电力行业发展的必然选择,也是能源电力转型的重要战略支撑。人工智能技术有助于解决非线性的电力系统问题,如:人工神经网络在继电保护中的应用、人工智能算法在电力系统运行中的应用、模糊理论在电力系统运行中的应用和专家系统在电力系统运行中的应用。


新一代电力系统的发展应伴随着人工智能技术的稳定性,同步性和长期发展。基于无处不在的传感技术为基础,以深度学习、物联网和大数据区块链等新兴技术为依托,人工智能技术正在不断成熟。在新一代的电力系统未来终将是智能化的电力系统,AI技术将会遍布于电力系统设备管理和系统控制、能量管理和交易等领域。


全新的电力系统具备自动、自主的新模式,以电力系统的安全、经济和稳定运行为基础,提供电力系统的运行效率,减少运行成本。所以快速发展的人工智能技术,对未来能源电力系统各环节发展形态,系统整体效率,运行控制方式和运营模式带来革命性、颠覆性影响,也是针对新一代电力系统前瞻性研究的重要方向。


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主要应用方向

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新能源

新能源在智能电网时代发展极其迅速,很多企业都在研究新能源应用,尝试将新能源用于电力通信系统中,随着环保要求的提高以及不可再生能源的枯竭,新能源未来发展空间巨大,因此新能源在电力信息系统的应用范畴还将更加扩大和深入。



变电

应用电力信息通信技术,可以通过设备监控,进行数据整理分析,正确指导变电站的工作改进,提升送电效率。同时也可以根据数据以及设备情况,发展自动化、少人话或者无人化的变电站设备,减少人力资源投入,减少成本。



配电

可以帮助整个智能电力网络智能化、高效化、网络化的发展,从而促使整个智能电力网络一直处在高效、高质量运行状态。而且,电力信息通信技术在配网的使用,还能快速发现电力系统的故障以及对潜在威胁进行预警提示,做到快速维修及防范于未然,提升整个系统的安全性。



输电

我国幅员辽阔、地形复杂、环境多变,但是用电需求却是与日俱增。新能源与清洁能源大范围应用的同时,应当注重电力信息通信技术在输电过程中的应用。利用技术手段,对输电过程全程监控分析,减少输电损失,提高电能利用率。



用电

电能从发电厂达到用户使用的过程中,会产生丰富的信息,电力信息通信技术在此过程中通过对用户信息进行有效高保密性的收集、处理、分析,以此改善提升电网工作效率。


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