通信终端

针对变电站内机器人巡检、在线监测、程序化操作监控等多样化智能化业务的需求，从通信终端、网络、管理平台和网络安全四个层面提出了变电站最后一公里通信综合解决方案。构建云、管、边、端的网络架构，结合5G技术的发展应用，对比分析各类局域网无线通信技术特点，对变电站室内室外场景，高带宽、低时延和低功耗、低速率等场景采用多种通信方式，实现即插即用、边缘计算等功能，建设物联网综合管理平台对各种通信方式（WAPI、LORA、LTE_U等)包括公网(3GGG)进行端到端的管理和安全认证、智能运维、业务通道保障。

5G二合一/多合一融合网关融合了5G通信终端、纵向加密、远动机和AGC控制的功能，满足整县光伏、地方电厂及10千伏以下分布式光伏以直采方式接入调度主站，进行自动功率控制的功能。可应用于10千伏及以上分布式光伏以直采方式接入调度主站，同时具备自动功率控制的功能，实现故障、重过载等紧急情况下分布式电源的一键切除的刚性控制，以及有功、无功、电压的柔性调节。

本项目针对大连市全域配网自动化建设过程中大规模终端高效、可靠接入需求，结合配网运行、调度管理、用电信息采集等配网全业务需求，开展了末端装置、接入控制、频带分配和网管优化等方面创新研究，在国内首创电力线载波末端光信号回路通断转换装置，彻底解决了大规模子模块传输过程的信号抖动难题；创新提出事件驱动和概率函数相结合的电力线载波通道接入控制方法，有效降低了电力线通信网络时延难题；开发了电力线载波专用轻量级网管系统，实现对大规模电力线载波网络的有效管理和控制；提出基于子载波频带误码率判定的频带分配策略，优化了电力线通信频带自动分配及使用效率。本项目的频带利用率、中压单馈线接入规模、S0E分辨率和抗衰耗等关键指标均优于国内外现有水平，项目在实施过程中获得发明专利授权8项、实用新型专利授权2项，发布技术标准2项，发表学术论文5篇。本项目攻克了大规模电力线载波通信终端接入的关键共性技术，积累了大规模载波终端接入系统的运行经验。研究成果在理论研究和工程应用方面均处于国际领先水平，在大连A+和A类地区的两年应用以来，有效提升了配网自动化运行水平，也为我国电力载波技术的发展和推广应用具有重要的借鉴意义。

山区电力设备监控往往存在信号盲区问题，电力监控主站无法与监控设备进行通信，导致设备的“在线率”低下，进而导致电力监控主站系统无法有效地实施自动化功能。因而，信号盲区必然导致“盲调”从而增加电网运行风险。 本产品采用LORA通信技术和国密SM密码算法，实现信号盲区内设备与信号良好区域之间的信号中继，解决设备在信号盲区中的设备“在线率”低下问题，同时使用基于椭圆曲线公钥算法和专用国密芯片提供身份认证和传输加密功能，全面解决信号盲区通信以及通信安全性问题。 经过在多个供电局进行实测，结果表明，本产品可以将信号盲区配电终端设备的在线率提高至在线率96%以上，获得客户的好评。

本项目针对湖北电力行政及调度交换网中呈现出的多形态多媒体业务无法安全接入与承载问题，开展了基于IMS的新一代多媒体融合通信关键技术研究及应用。项目经省科技厅查新验证，开发了一套基于IMS架构的多媒体融合统一通信应用平台，提出了面向功能虚拟化的融合通信协作架构，利用SDK控件能力开放模式，从扁平化的架构特征、网元设置、接口重定义到服务能力各方面研究，设计了基于新型IMS架构下的电力分组交换业务解决方案，突破了传统交换网络交换能力瓶颈，快速实现多媒体业务的调配和分发。该成果在全省范围内进行了部署应用，国网公司视察后肯定了该项目研究成果，并在电力行政交换网上进行了应用推广。该项目解决了行政交换网未来业务演进需求承载的实际难题，具有很好的应用前景，项目验收时专家一致认为项目达到国内先进水平。本项目在IMS基础平台上围绕虚拟化、交互式开放能力、多维度防护能力、互联互通能力、多类型IMS接入终端接入方式、网络交换承载质量测试能力等方面开展了深度的研究及应用工作， 本项目是在传统的IMS架构基础上大胆引入了虚拟化、云服务、SDK开放控件及统一通信终端等先进技术，提升了IMS网络的业务接入开放能力及容量，结合湖北电力交换网分组多媒体业务承载需求，将信息化、多媒体语音、视频、5G通信等业务与新型IMS网络相结合，充分体现新型网络给湖北电网运营管理带来的技术及经济效益优势。湖北省网内共有14套旧交换系统需要升级改造，并且在未来增值业务扩容的情况下无需投入大量改造资金即可满足业务的接入。从建设成效上分析，新型IMS网络具有云虚拟化业务管理功能，能支撑5G通信网及电力能源互联网深化应用中各种增值业务接入，如能源计费、运营支撑、客户服务管理等多媒体业务，实现统一化、精益化、快捷化的数据管理模式，从人力、物力及时空方面有较大的提升与改，IMS网络建成一年内即可投资回本，整体经济效率年均约达到100%。

配电网故障定位系统为一种简单实用的配电自动化解决方案。录波型故障定位系统由主站后台、采集单元、汇集单元、配套通信终端以及必要的公共通信网络组成，适用于3~35kV架空线路的在线监测，具备线路故障汇集、故障信息主动上报主站等功能，具有使用简单、运行稳定、维护方便、可靠性高、开放性好、性价比高等特点。 录波型故障定位装置采集单元具备故障录波，零序电流合成，微功率无线组网功能，可通过本地无线网络将故障信息上传到远传汇集单元，然后汇集单元将故障信息实时上报到主站定位系统，由主站处理并完成图形化定位显示。

本项目属于电力通信领域。 建设世界一流能源互联网企业，需要全业务泛在电力物联网支撑，面对电力业务高效泛在承载、安全可靠接入、主动智能运维管控等挑战，原有业务系统独立建设接入通信，技术体制单一，难以兼顾经济、安全和泛在接入等因素。因此，项目基于无线LTE技术，突破电力业务末端接入网络规划、无线多业务安全隔离、端到端主动运维等关键技术，打造以电力无线专网为基础的电力物联网泛在接入方式，提升电网末端感知能力、支撑构建以智能配电网和客户为中心的能源服务体系。基于项目成果研发的电力无线专网系列设备实现了产业化应用，在江苏建设了国网系统内规模最大、覆盖业务最全的电力无线终端接入网络。 项目自主研发基于SM2算法的配电终端、工业级无线终端等核心设备及规划优化系统和智能运维平台，健全产业链。所研发通信终端、微基站等形成数条生产线，终端设备年产能可达50万台。基站和核心网根据管理接口要求进行定制化采购，使用电力授权频率且进行安全强化，定制化厂商生产线年度产能可达2万台。项目共授权中国发明专利17件、实用新型8件、软著8项；发表论文37篇，其中15篇SCI，22篇EI。

项目在华北电力大学和国网湖南省电力有限公司经济 技术研究等单位共同努力下，经过多年的摸索和研究，突破 了网络跨层优化和带宽预测、光纤和无线通信融合组网、网 络定量分析和定量规划三大关键技术，提出了各类通信业务 的最佳传输带宽系数和调配策略，研制出多模无线通信终端、 电力通信网络分析和规划平台，并成功应用到通信网络的维 护和规划设计中，改变了省级电力信息通信网长期缺乏可用 的资源协同理论和方法、非量化网络规划的现状，为省级电 力信息通信网建设提供了理论支撑与实践依据。

本项目属于电力通信领域，针对配电网生产控制类业务所要求的状态实时同步采集、分布式灵活接入、低时延精准控制、业务高可靠隔离承载等特定通信需求，以5G承载配电网生产控制类业务关键技术为突破口，从技术攻关、设备研制等方面开展相关研究与实践，创造性提出了面向配电网生产控制类业务的无线空口高精度网络授时技术，5G局域网透明传送技术和5G电力切片端到端资源保障技术，突破了三大核心技术难关，形成了具有行业特色的5G应用解决方案和相关国际标准；研制了全球首款电力定制化5G授时通信终端、适配5G的配网分布式差动保护装置以及配电网态势感知控制终端，完成业界首例端到端电力切片全生命周期运行；基于移动运营商5G商用网络覆盖，在广州南沙、深圳龙岗区域内的部分10kV线路、环网柜等站址，改造部署5G终端近126个，在现网成功试运行，充分验证了5G承载配电网生产控制类业务的可行性和实效性。项目研究成果打破了光纤通信局限，变革了业务固有承载方式和通信模式，解决了传统生产控制类业务无法使用无线公网承载、业务终端间无法高精度同步、多业务混合无法高可靠隔离等难题，提升了无线公网承载配电网生产控制类业务的能力，完全满足业务微秒级授时精度和毫秒级精准时延控制的严苛要求，可实现故障精确定位和快速隔离，缩小停电影响范围。随着分布式新能源，微电网、网荷互动、电动汽车等新兴业务不断涌现，未来配电网终端接入总体规模可达千万级以上，本研究成果可推广应用于各类配电网控制保护场景，适应未来电力系统多能互动和协调控制的发展方向，有效提升配电网的可靠性及自愈能力。

本项目成果针对电力数据感知深度广度、融合共享不足，海量终端管理能力不足，以及各类监测终端统一管理等难题，本研究旨在打通生产运行与企业经营管理各环节，推动企业内外部资源共享，创新业务模式，推动企业转型。本成果获得国家发明专利授权6项，实用新型专利1项，软件著作权2项，发表SCI期刊论文5篇，研发出电力物联网综合管控平台1套，完成4类新一代物联网通信终端的研制，完成220kV重基站等4处5G基站共建共享，完成变电站巡检机器人等14个业务的5G通信连通性测试，同步形成南网企业标准。研究成果已在南网公司全面应用，显著项目成果将5G、人工智能、大数据等前沿技术与传统物联网技术相结合，打造了电网全域物联网平台，实现感知层、网络层和平台层的数据与能力的开放、共享，助力电力行业大数据分析；本项目平台关键指标国际领先，提高了自主可控创新能力，助力塑造世界级品牌；项目的实现填补了我国电力行业物联网平台与人工智能技术深度融合的空白，提升公司在国内外科技界的话语权和影响力。间接经济效益方面，物联网平台全网统一建设、数据“一方采集，多方应用”，南网系统内各单位应用系统通过全域物联网和数据中心实现互用。一套物联平台解决过去60余套的采集前置机，为南网公司每套节约50%的投资与运维成本，累计节约6000万的投资与运维成本。另一方面，从能源生产到运输转换以及最终消费的全产业链分析，在能源行业的生产和传输环节，本成果主要价值在于提升工作效率、降低运作成本和提高安全管控水平等，而在能源消费环节则主要是降低能耗和改善用户体验，减少公司经营成本。提升了物联网系统建设和运行效率，有力支撑南网公司数字化转型工作，成果可进一步推广至相关行业。