讲稿通信支撑电网智能化

讲稿通信支撑电网智能化-1-内容提纲4、智能电网的通信需求

3、电力通信现状

5、通信支撑智能电网建设6、解决方案7、技术发展趋势

2、智能电网概念、定义和特征

1、国外智能电网研究和发展概况第2页,共47页，2024年2月25日，星期天美国智能电网发展里程碑200120032004DOE与NETL合作发起了“现代电网(MGI)”研究,TheModernGridInitiative:aVisionforthemoderngrid.Mar.2007.NETL200520092030EPRI开始“Intelligrid”(智能电网）研究布什总统要求美国能源部（DOE）致力于电网现代化，DOE发布“Grid2030”DOE启动电网智能化(GridWise）项目之后，研究机构、信息服务商和设备制造商与电力企业合作，纷纷推出自己的智能电网方案和实践奥巴马将智能电网提升为美国国家战略年份国外智能电网研究概况第3页,共47页，2024年2月25日，星期天欧洲智能电网发展里程碑成立“智能电网(SmartGrids)欧洲技术论坛”提出智能电网愿景，制定（1）《欧洲未来电网的远景和策略》（2）《战略性研究议程》《战略部署文件》报告20052006各国开展自己的智能电网建设探索,应对21世纪的各种挑战和机遇年份国外智能电网研究概况（3）TheSDDStrategicDeploymentDocument（1）EuropeanSmartagridsTechnologyPlatform：VisionandStrategyforEurope’sElectricityNetworksoftheFuture

欧洲智能电网技术平台：欧洲未来电网的远景和策略（2）StrategicResearchAgendaforEuropesElectricityNetworkofthefuture

欧洲未来电网的战略研究议程战略部署文件第4页,共47页，2024年2月25日，星期天第5页,共47页，2024年2月25日，星期天“智能电网”是目前被大家普遍接受的术语和称谓“TheSmartGrid”,DOE,USA,20082008.11.11-11.13,中美清洁能源合作组织(JointUS-ChinaCooperationonCleanEnergy–JUCCCE-)，聚思--“SmartGrid”specialsession2008.11.18--中美绿色能源论坛–“SmartGrid”SpecialsessionSmartDistributionGrid:TheRoleofTechnology,toolsandTechniquesforadvancedAutomationandplanning—byS.S.Venkata,Univ.ofWashington,USA,--IEEEDLPTutorial,Dec.22,Beijing,China第6页,共47页，2024年2月25日，星期天国外智能电网研究概况驱动因素：美国:２００３年美加大停电后，美国电力行业决心利用信息技术对陈旧老化的电力设施进行彻底改造，开展智能电网研究，以期建设满足智能控制、智能管理、智能分析为特征的灵活应变的智能电网.第7页,共47页，2024年2月25日，星期天美国发展智能电网的驱动力：改造老化的电网设备，提高供电的可靠性和安全性提高能源的利用效率和技术的先进性提高用户对电价的可承受能力适用环境和气候的变化，适用可再生能源的接入，降低排放水平提高在全球的竞争性第8页,共47页，2024年2月25日，星期天

欧洲:发展智能电网也有其独特的发展背景，欧洲智能电网的兴起主要是大力开发可再生能源、清洁能源，以及电力需求趋于饱和后提高供电可靠性和电能质量等需求所决定的。

国外智能电网研究概况驱动因素：第9页,共47页，2024年2月25日，星期天欧洲发展智能电网的驱动力（DrivingForce)（1）供电的安全性问题一次能源的缺乏、供电可靠性和电能质量供电能力（2）环境问题京都协议气候变化保护自然（3）国际电力市场提供低廉的电价和提高能效进行创新和提高竞争能力有关垄断的规程修订第10页,共47页，2024年2月25日，星期天欧盟发展智能电网的驱动力：欧盟理事会在2006年的绿皮书(GreenPaper)《欧洲可持续的、竞争的和安全的能源策略》(AEuropeanStrategyforSustainable，CompetitiveandSecureEnergy)”强调：欧洲已经进入一个新能源时代，能源政策最重要的目标必须是供电的可持续性、竞争性和安全性。第11页,共47页，2024年2月25日，星期天

欧洲2020年及后续的电力发展目标：

未来欧洲电网应满足如下需求:灵活性(Flexible)，在适应未来电网变化与挑战的同时，满足用户多样化的电力需求；可接入性(Accessible)，使所有用户都可接入电网，尤其是推广用户对可再生、高效、清洁能源的利用；可靠性(Reliable)，提高电力供应的可靠性与安全性以满足数字化时代的电力需求；经济性(Economic)，通过技术创新、能源有效管理、有序市场竞争及相关政策等提高电网的经济效益。第12页,共47页，2024年2月25日，星期天（1）美国能源部(DOE)是电网智能化研究的发起者和重要的投资者。（2）“电网智能化联盟”成员包括:

跨国技术公司：AREVA、GE、IBM；电力公司和电网运营商：AEP、Bonneville电力管理局、PJM及法国EDF；研究机构：美国电科院EPRI、Battelle、RDS和SAIC。（3）电网智能化架构委员会（GWAC）由一系列的专家组成，受美国能源部的部分资助，从事制定建立未来电网架构的原则。（4）2005年欧洲委员会正式成立“智能电网欧洲技术论坛”。欧洲还将成立“智能电网协会”。（5）IEC去年底筹建SG3“智能电网”战略组。

根据目前掌握的情况，还没有智能电网的国际标准或国家标准。国外智能电网研究概况智能电网研究机构第13页,共47页，2024年2月25日，星期天在输电侧:目前有EPRI、ABB、PJM等机构和企业开展相关研究。

PJM公司认为：广域测量技术是保证大电网安全的重要手段，也是实现智能输电网的基础，因此PJM目前主要从同步相量技术和高级控制中心的研究建设着手开展智能输电网的工作。

国外智能电网研究概况智能化实践最新成果第14页,共47页，2024年2月25日，星期天在配电和用电侧:目前建设的智能电网主要有两个方面

智能电表和智能家电：

美国:XcelEnergy公司在Boulder建设全美第一个“智能电网”城市。

意大利:安装和改造了3000万台智能电表，建立起了智能化计量网络，每年大约节省5亿里拉。

法国:将目前使用的2700万只普通电表全部更新为“智能电表”。

国外智能电网研究概况智能化实践最新成果第15页,共47页，2024年2月25日，星期天智能电网的概念、定义和特征定义（definition)以物理电网为基础(中国的智能电网是以特高压电网为骨干网架、各电压等级电网协调发展的坚强电网为基础)，将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。它以充分满足用户对电力的需求和优化资源配置、确保电力供应的安全性、可靠性和经济性、满足环保约束、保证电能质量、适应电力市场化发展等为目的，实现对用户可靠、经济、清洁、互动的电力供应和增值服务。第16页,共47页，2024年2月25日，星期天第17页,共47页，2024年2月25日，星期天

智能电网主要特征：

坚强、自愈、兼容、经济、集成、优化

第18页,共47页，2024年2月25日，星期天智能电网坚强性特征（1）坚强性（Robust/Strong）

在电网发生小扰动和大扰动故障时，电网仍能保持对用户的供电能力，而不发生大面积的停电事故；在电网发生极端故障时，如自然灾害和极端气候条件下、或人为的外力破坏，仍能保证电网的安全运行；二次系统具有确保信息安全的能力和防计算机病毒破坏的能力。第19页,共47页，2024年2月25日，星期天（2）

自愈性（Self-Healing）具有实时、在线连续的安全评估和分析能力具有强大的预警控制系统和预防控制能力具有自动故障诊断、故障隔离和系统自我恢复的能力。智能电网自愈性特征第20页,共47页，2024年2月25日，星期天（3）

兼容性（Compatible）能支持可再生能源的正确、合理地接入适应分布式发电和微电网的接入能使需求侧管理的功能更加完善实现与用户的交互和高效互动。智能电网兼容性特征第21页,共47页，2024年2月25日，星期天（4）经济性(Economical)

支持火电和水火电联合经济运行支持电力市场和电力交易系统提供清洁和优质电力实现资源的合理配置降低电网损耗，提高能源利用效率。智能电网经济性特征第22页,共47页，2024年2月25日，星期天（5）集成（Integrated）实现电网信息的高度集成和共享采用统一的平台和模型实现标准化、规范化和精细化的管理智能电网集成性特征第23页,共47页，2024年2月25日，星期天（6）优化（Optimized）优化资产的利用率降低投资成本和运行维护成本。智能电网优化特征第24页,共47页，2024年2月25日，星期天中国智能电网的提法和4个特征

（StrongSmartGrid

）（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第25页,共47页，2024年2月25日，星期天第26页,共47页，2024年2月25日，星期天智能电网技术应包括的主要内容：先进的相量测量（PMU）和广域测量技术（WAMS）先进的三维、动态、可视化技术高级计量-无线、自动计量读数（Advancedmeteringinfrastructure—AMI）(Automaticmeterreading-AMR)；

需求响应(DemandResponse)；(需求侧管理DSM)

先进的配电自动化–高级配电运行(ADO)功能使“自愈”(SelfHealing)成为可能；分布式发电技术(DistributedGenerationorDistributedEnergyResources---DGorDER)及电力储能技术等第27页,共47页，2024年2月25日，星期天-27-3.1电力通信的地位电力通信是为电力工业提供保障的重要基础设施电力工业是国民经济的重要基础产业第28页,共47页，2024年2月25日，星期天-28-3.2电力通信网架构骨干通信网终端接入网第29页,共47页，2024年2月25日，星期天－7－3.3通信系统第30页,共47页，2024年2月25日，星期天303.4电力通信网现状经过多年建设，国网公司骨干通信网基本建成了覆盖各级电网主网架、满足电网安全稳定运行需要的“三纵四横”通信传输网。光缆总长度近40万公里，基本覆盖各级变电站实现了传输媒介光纤化，业务承载网络化，运行监视和管理正在逐步实现信息化和自动化。配网通信系统的建设综合利用光纤、无线、电力线通信等多种方式，通信网规模小，覆盖率低（不到15%）。用户侧通信方面，建设用电信息采集通信系统，在部分城市开展了用户宽带接入试点工作，尚未形成具有电力特色的服务模式。第31页,共47页，2024年2月25日，星期天313.5技术水平传输媒介光纤化。主干通信网络已100％数字化，形成了以光纤通信为主，微波、卫星、电力线载波等多种通信技术并存的骨干传输网；业务应用IP化。建成了以IP技术和MPLS技术为主的数据通信网，实现了数据业务逐步向IP化的过渡；技术体制互补化。因地制宜采用电力线载波、VSAT卫星通信技术做为补充。管理信息多媒体化。在通信传输平台上建成了调度交换、行政电话、会议电视等多个业务系统，为电网生产和企业管理提供了较为丰富的语音、视频服务。第32页,共47页，2024年2月25日，星期天323.6主要问题电网系统复杂度增加通信网架结构由一次网主导，存在薄弱环节，不随一次的通信网“填平补齐”项目，单独立项及停电施工困难。规划考虑的通信容量储备余度消耗很快，部分区段已经或接近饱和。部分通道重载，承载多条重要线路的保护安控，多年不能安排通信设备停运检修。配用电环节通信能力亟待加强，公共平台建设和管理机制尚未形成，地市及以下通信专业化管理力度不够。第33页,共47页，2024年2月25日，星期天优化骨干通信网，提高网络资源利用率；扩充通信系统容量,解决信息传输瓶颈问题；建立灵活互动的配用电通信体系，提升配用电通信服务能力；延伸到户，实现“多网融合”，拓展电网服务范围，提升资源共享能力。4.1智能电网通信战略需求第34页,共47页，2024年2月25日，星期天4.2智能电网通信新需求发电、变电、调度环节：主要为固定生产场所，现有电力通信网已有较强支撑能力，通信需求主要是量变，只需在现有网络基础上继续强化、优化、完善，重点向低电压等级变电站、新能源发电站等扩展延伸；输电环节：设施固定，但线路很长，需支持沿途监视、监测、远方控制、作业联络等新要求，提供无线与光纤相结合、固定与移动相结合的新型通信解决方案；配电、用电环节：通信需求变化较大，需要对有自动化需求的配电装置，对集中抄表装置等实现无缝隙通信覆盖，需采取无源光网、固定无线、移动无线、PLC等多种方式，结合“电力光纤到户”战略，新建通信接入网。第35页,共47页，2024年2月25日，星期天5通信对智能电网业务支撑第36页,共47页，2024年2月25日，星期天5.1发电的通信支撑发电厂通信可分为本地监控和外联通信，支撑发电厂的运行、控制和管理，强化多种电源支撑能力，提升机网协调水平，保障系统安全稳定，推进资源优化配置。支持新能源功率监测和接入通过电力光纤传输网与太阳能和风电厂建立远程通信，实现与电力系统的互联，对电厂新能源进行远程实时在线的监测、信息交流和控制。支撑电厂本地监控采用现场总线、工业以太网、宽带无线局域网等通信技术，承载火电厂机组、风力发电厂风机、太阳能光伏电源现场监控数据的传输和交换，确保机组稳定、高效、可靠性运行。支持水库智能调度水电厂的远程监视与控制，实现水库智能在线调度和风险分析，提高水能利用率第37页,共47页，2024年2月25日，星期天5.2输电环节的通信支撑通过通信的手段将分布在输电线和电力线走廊上的各种监测信息传送到电力公司，实现集中监测的功能，建立覆盖输电各专业共享的网络化信息平台，实现线路资产全寿命管理，为线路勘测数字化、设计可视化、移交电子化、运行状态化、信息标准化、应用网络化提供强健的支撑。支持线路综合防灾与安全保障信息体系的建立通过远程视频监测，将冰冻雨雪、地震等自然灾害纳入监测、分析、预报管理，实现应急现场监测、灾害预警与应急演练分析，提高综合防灾与安全保障能力支持输电线路远程状态监测通过短距离无线、远程无线或光纤通信，建立实时在线监测系统，实现输电线路气象、导线温度、弧垂、覆冰、风偏、振动、杆塔振动、绝缘子污秽等状态监测。支撑线路风险评估、故障诊断等应用，支持线路运行状态的可控、能控和在控。第38页,共47页，2024年2月25日，星期天5.3智能变电站的通信支撑通信系统为变电站自动化系统的各种功能提供信息传输与交换的平台，支撑站内变电设备状态的运行监控、保护、自动化、计量等业务；远程通信支撑变电站的运动、调度、安稳保护、远程视频监视管理等。智能变电站通信要求由于一些操作通过智能代理实现，各种操作的动作时间更快，对变电站通信网的实时性、互操作性、可靠性要求更高。支持智能变电站的信息采集由于更多设备具有自我状态监测功能，智能变电站通信网的覆盖范围将更广，通信节点将更多，数据量将更大。站外联络通信的宽带、高速化扩容、增强、优化外联光纤传输网，支撑变电站可视化管理、输电线路远程监视信息、地区配用电采集信息、调度信息化等会聚信息的转接、传输。站内通信网的光纤化、数字化、网络化采用具有网络标准、开放性好、高速率、传输容量大的工业级以太网技术，构建环形总线或星形交换式双路由网络。第39页,共47页，2024年2月25日，星期天5.4智能配电的通信支撑以光通信(无源光EPON和工业以太网)为主干技术，中压载波、无线专网（光载无线）和无线公网为辅助手段，多种通信技术相结合，形成安全、可靠、多点、实时的智能电网通信信息网络。实现配电网能量流、信息流、业务流的双向运作与高度整合，构建具备集成、互动、自愈、兼容、优化等特征的智能配电系统，使配电网网架坚强、网络智能。支持微电网接入满足分布式电源、储能系统接入的信息通信要求，支持智能配电网的运行、实时监控和灵活高效管理。支撑配电自动化系统的建设采用多级分布式结构，综合利用多种通信技术的复合，构建一体化通信平台，具有统一网管功能，解决配网覆盖面广、多点、分散的终端信息采集与监控的难题。支持配电网可视化智能监视和末端电源质量监测构建基于IP技术体制的宽带、高速网络，支持包括语音、图像、视频等全业务数据的灵活接入，满足各种业务的QoS要求。第40页,共47页，2024年2月25日，星期天5.5智能用电的通信支撑合理选择适用的通信方式，集成应用无源光网络技术、电力线载波、短距离无线和无线公网技术，构建智能用电通信网络。实现用电信息的采集、电网与用户的互动服务。服务三网融合低压通信接入网中采用光纤复合低压电缆（OPLC）技术，将电力光纤延伸到户，为语音、数据、视频等业务提供统一通信平台，服务国家“三网融合”战略，开展增值服务。支持智能用电小区建设通过小区通信网络建设，全面支持智能用电小区配电自动化、客户侧分布式电源有序接入、电动汽车充电服务、智能家居与能效监控、双向互动服务等智能化、互动化管理与服务。支持用电信息的全覆盖、全采集和费控实现对所有电力用户和关口的全面覆盖，实现计量装置在线监测和用户负荷、电量、电压等重要信息的实时采集，为智能电费结算提供技术基础，推进双向互动营销第41页,共47页，2024年2月25日，星期天5.6智能调度的通信支撑电网实时监控与预警传输EMS、PMU以及继电保护、安全自动装置、故障录波等信息，实现对电网调度一体化的实时监控、在线稳定分析、安全预警、调度辅助决策。支持智能调度一体化通过电力调度数据网，构建“横向协同、纵向贯通”的集成的、集约化调度一体化系统，对电网运行的监视、分析、控制、计划编制、评估和管理等业务提供技术支持支撑电网调度生产与管理传输关口电能量计量、电网负荷等采集信息，发送调度控制命令，优化资源配置，提高电网可靠性和经济性。