电力系统应急通信概论.ppt

四川省电力公司通信自动化中心2011年10月 电力系统应急通信概论 内容介绍 电力系统通信现状自然灾害对电力系统的影响电力系统的应急通信需求电力系统应急通信技术与架构电力系统应急通信技术发展趋势 一 电力系统通信现状 主要内容电力系统通信的概念和任务电力通信与公用通信的区别电力通信的发展历史及现状电力通信系统的组成和分类电力通信系统的地位和作用电力通信系统的发展和趋势 电力系统通信的概念 基本概念电力系统通信 电力专用通信网络 系统通信 电力传输到哪里 通信就到哪里 厂站通信 提供电力设备之间的信息交互 一般定义利用有线电 无线电 光或其他电磁系统 对电力系统运行 经营和管理等活动中需要的各种符号 信号 文字 图像 声音或任何性质的信息进行传输与交换 满足电力系统要求的专用通信 电力系统通信的任务 电力系统通信的任务就是准确和快速地完成话音 数据和图像的传输 话音业务 电力调度和行政管理数据业务 调度自动化的检测监控数据 计算机和互联网数据通信 继电保护信号的传输 图文传真和用户电报业务 水电厂水情和气象报告等图像业务 会议电视 视频监控等 电力系统通信与公网通信的区别 结构特点 公用通信以国家行政管理区域划分电力通信以单位所在区域划分经济性要求 公用通信以经济性第一 讲究投资回报比电力通信服务电力系统 以高可靠性为目标 电力系统通信的历史发展 我国电力通信的60年发展历史 早期的技术 电力线载波 架空明线或电缆通信方式 60年代 模拟微波 特高频或同轴电缆多路载波 80年代 数字微波 卫星通信 程控交换机投运和光纤通信 90年代 架空地线复合光缆 OPGW 和全介质自承式光缆 ADSS 电话交换 分组交换 数据网 ATM 会议电话和会议电视等宽带数字传输通信网 电力系统通信的历史发展 电力通信在发展和采用新技术方面始终是通信行业的先锋电力线载波 20世纪20年代初 微波 始于20世纪50年代 光纤 卫星通信 20世纪80年代 由点对点发展到交换网络 电力系统通信的组成和分类 应用业务 Services 数字专线 PSTN IP网 宽带交换网ATM 电路交换 circuitswitching 数据包交换 Datagram 虚电路 Virtualcircuit 分组交换 Packetswitching 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 Networks PCM 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 电力营销部门 无线 230M数传电台 无线蜂窝网 无线蜂窝网 无线接入网 电力系统通信的组成和分类 总体特点以光纤通信等大容量 高速率有线通信为骨干 以语音 图像 数据格式传输电力生产 营销 行政等各类重要业务到电力系统的各控制中心 厂站 电力设备的双向交互式信息传输系统 电力系统通信的地位和作用 随着电力系统技术发展 电力系统通信已经成为电力系统非常重要的核心组成部分 生产安全 大量继电保护 安控采用光纤通信通道营销安全 营销与市场交易信息全面采用电力系统数据专网传输管理安全 高效的行政管理离不开电力通信系统的信息互动交流 电力系统通信的地位和作用 树立电力系统通信的安全新意识 老观点 电力系统通信就是调度电话 调度自动化的通信通道新观点 电力系统通信是每时每刻都在为电力企业的生产 营销 管理服务的综合业务体系 关系到电力系统的每一个单位 每一台设备 每一个人 电力系统通信的发展和趋势 智能电网的特征数字化 数字化电网 数字化电表与数字化用电设备 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 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 互动化 电网 发电与用户以信息为基础的互动和决策 电力系统通信的发展和趋势 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 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 智能电网中电力通信的任务 智能电网发展规划下的电力通信任务 线损管理 变电台区考核 数据量适中 实时性要求不高 用户智能电表远程双向通信 数据量适中 实时性要求适中 分布式电源与储能设备的接入控制与管理 实时性高 可靠性高 大用户负荷管理与控制 实时性高 可靠性高 广播 组播 配电网自动化与智能调度 实时性高 可靠性高 广播 组播 电力系统通信的发展和趋势 传输手段更多样 既有光纤等高容量骨干传输网络 也有无线通信等灵活容灾的通信方式覆盖地域更全面 从覆盖控制中心 变电所 营业厅到覆盖每一个变压器 每一条输电线路 每一块智能电表 每一名员工安全保障更可靠 网络拓扑从链状 环状向网状发展 传输介质由单一向多种发展信息互动更流畅 从单向或树状的自上而下的分层信息流动到网状 复杂的双向信息全面互动承载业务更丰富 从单纯的电力生产管理业务到电力企业管理信息化 电力市场交易自由化 能源管理智能化 总结 电力系统通信是电力系统生产安全不可缺少的核心组成部分电力系统通信是电力企业实现现代化 信息化的核心辅助工具电力系统通信是电力行业未来 智能化浪潮 的先行者 排头兵必须充分认识到电力系统通信的重要地位和作用 加强电力系统通信信息化 智能化的投入 支撑电力工业的技术创新发展 二 自然灾害对电力系统的影响 2020 1 21 NCEPU20 人类社会已经进入高风险社会各种突发事件随时可能发生应把非常态管理置于常态管理之中 5 12汶川地震对四川电网的影响 5 12地震共造成四川电网35千伏及其以上变电站停运171座 其中500kV变电站1座 220kV变电站13座 220kV用户站2座 包括配网线路在内10千伏及其以上线路2751条停运 其中500kV线路4条 220kV线路59条 主要分布于阿坝 成都 绵阳 德阳 广元 内江等地区 相应的电力通信网络也遭受严重损毁 与灾区沟通完全中断 地震对电力系统通信的影响 由于地震对电力通信和公用通信的破坏 使四川电力公司对震中区的电厂 变电站和所辖单位通信完全中断 损毁的二台山220kV开关站 四川地区重覆冰区示意图 冰灾中倒塌的杆塔 冰灾对电网造成严重损毁 26 500千伏线路倒塔 35千伏及以下线路杆头折断 泥石流对电力系统的影响 台风对电力系统的影响 洪水对电力系统的影响 自然灾害对电力系统的影响 电力系统通信中断导致的后果 总结 自然灾害对电力系统会造成巨大的损失 近年来全球自然灾害频发 电力系统应提升自身的抗灾容灾能力电力系统通信在抗击自然灾害和应急救援时具有极为重要的地位和作用 没有通信 就没有信息 一切应急救援都没有意义必须培养电力应急通信的安全意识 大力发展电力应急通信的技术装备水平 人员使用意识 提升应急信息管理水平 三 电力系统应急通信需求 电力系统自然灾害救援难点 没有应急救援体系 灾害发生时无应急反应能力自然灾害范围广 强度大 暴发剧烈电力系统所处部分区域多山 地形复杂崎岖 人员 车辆难以进入 救援不便电力专网通信脆弱 网架建设薄弱 光纤 微波 载波抗毁能力弱 没有专用的应急通信 勘查 指挥手段 灾害现场形成 信息孤岛 与外界失去联系 应对措施 没有应急救援体系自然灾害范围广 强度大 暴发剧烈四川 尤其川西地区 多山 地形复杂崎岖 人员 车辆难以进入 救援不便电力专网通信脆弱 网架建设薄弱 光纤 微波 载波抗毁能力弱 没有专用的应急通信 勘查 指挥手段 灾害现场形成 信息孤岛 与省公司完全失去联系 机动通信设施 特种航空设备 坚强通信网络规划 立体应急通信 大力建设应急培训基地 重大突发事件的通信需求 随着社会发展 信息公开和信息透明已成为政府和企业对社会的重要承诺 信息的及时收集和发布成为重要需求 缺乏应急通信系统 事件现场情况无法有效 快速的传递重大事件需要多媒介 多消息源的全面信息 需要依靠多种应急通信手段协同传送缺乏有效的公众信息发布平台 信息公布越晚 舆论压力越大 应急通信系统的需求 灾害现场信息收集与报送天气状况 地理条件 物资设备 人员情况 社会信息分级 分层的信息报送 第一现场 现场指挥部 后方指挥中心文本信息 语音电话 照片图片 视频监控 专业数据应急抢险指挥救援现场救援指挥调度后方信息综合 指挥决策文本消息 语音电话 视频会议应急信息公众发布舆情发布紧急通知语音广播 文本消息 大众传媒 应急通信系统的特点 高机动性运送速度必须要快 通信应第一个进入现场运输方式多样 以车辆 船舶 飞行器 人力等多种运输方式 通信建立时间短高可靠性具备可靠的信息传输通道 低误码率 具有恶劣环境防护能力 三防 具有良好续航能力 电池 发电机续航 互联互通性通信接口统一数据共享方便抗毁性通信环境自适应冗余配置可靠网络拓扑结构合理 应急通信系统的特点 集成化多种业务在单一设备集成 具备多用途轻量化便于运输装载和人工搬卸 提高设备机动性模块化按通信功能模块化 统一接口 供电 数据格式 便于通信功能级联 数据共享 设备备用标准化采用简易 标准化的人机界面和工业设计 无需经过复杂培训即可使用 灵活方便泛在化并非通信专业人员专用 所有从业人员都应配备且能够使用 应急通信系统基本原则 大而全小而精 应急通信方式的选择 建设电力工业特色的应急通信体系 充分利用现有电力通信基础设施 发展电力应急通信接入终端设备研究开发用于电力抢险的应急通信技术 提高应急抢险指挥调度效率完善电力应急通信应急预案和通信保障制度 提升应急通信保障规范化水平开展电力应急通信人力资源培训 强化全员应急通信使用意识 总结 电力应急通信是保障电力工业生产安全的重要体系之一电力应急通信是保障电力企业安全稳定的重要手段之一电力应急通信是保障电力员工生命安全的必备技术之一 四 电力系统应急通信技术 电力系统应急通信体系建设 在全国电力系统掀起应急建设高潮的背景和公司领导的大力支持下 四川省电力公司率先规划了 天地空立体应急通信系统 将各种应急通信手段与应急特种装备相结合 利用先进的应急管理理念 建设了专业的 具有电力工业特色的电力系统应急通信体系 建设原则 应急通信体系建设的思路以 打造天地空立体应急通信网 为骨干 远程和近程通信相结合 高容量与高可靠性兼顾 结合应急特种设备构建应急通信多业务平台 服务应急指挥救援 服务电力生产建设 近程接入系统 天地空立体应急通信示意图 后方指挥中心 前线指挥部 单兵图传集群电话无线局域网 通信卫星高度 36000km 短波通信 遥控飞艇高度 100 1000m 固定翼滑翔机高度 3000m 无人直升机高度 30 300m 卫星链路12 14GHz 空中无线链路2 4 5 8GHz 短波链路3 14MHz 单兵 集群链路300 800MHz 距离 5 100km 距离 3 30km 距离 5km 距离 50 600km 距离 800km 立体应急通信系统的特点 多种通信手段卫星通信 短波通信 空中无线图传及中继通信 集群通信 单兵图传 无线局域网 全面结合高速率 高可靠性 高容灾能力多种通信业务语音 视频 短信 数据 全面满足各种应急业务需求多种灾害勘查 指挥设备应急通信车 便携机动设备 遥控飞艇 无人直升机 固定翼滑翔机 动力三角翼 水陆两栖车 全地形车 全面的应急作战能力多层次覆盖范围三级指挥体系 后方指挥中心 覆盖半径 500km 前线指挥部 覆盖半径10 50km 第一现场 覆盖半径3 5km 远近程结合的全面指挥体系三级立体覆盖 高空大范围灾害地理 水文遥感 高度 3000m 空中飞行器灾害航拍勘测 设施线路巡检 高度30 300m 地面部队灾害救援 高度 30m 多高程 多尺度灾害勘察与救援 多种通信手段 卫星通信 VSAT卫星通信系统 应急通信系统的骨干网络 提供高速率 高质量的数字通信 包括中心站 核心管理 远端便携站 应急机动 车载站 多业务集成 应急指挥 但需卫星作为中继 可能有失效的风险 战争 政治风险 短波通信 数字短波电台与数据终端 作为卫星通信的重要补充 适应各种地形 无需任何中继 具备高度抗毁性 提供极端恶劣条件下基本的语音 短信息发报功能 增强应急通信系统的容灾能力 多种通信手段 空中无线链路与中继主要提供各种无人航空设备 固定翼滑翔机 无人直升机 遥控飞艇等 与地面的通信平台 300MHz 5 8GHz 控制航空器并回传空中实时拍摄视频画面至地面 结合高空中继信号转发器可实现方圆50 100km的立体信号覆盖近程接入 单兵图传 无线集群 无线局域网 提供现场指挥的视频 语音 数据的接入通信 并通过卫星传送回指挥中心 是现场指挥调度系统的核心部分 多种应急特种装备 应急通信车固定翼滑翔机遥控飞艇无人直升机动力三角翼水陆两栖车全地形车冲锋舟 便携卫星电话 提供快速 灵活 便捷的全球语音电话接入 短波电台 提供无中继 长距离的基础语音和文本信号传送 应急通信车 提供现场语音 视频 数据接入功能并回传至后方指挥中心 可作为前线指挥部 动力三角翼 载人飞行器 最高时速120km h 可在水面起降 机动灵活 留空时间长 可低空低速的飞行 可搭载摄像系统进行空中侦查 探测 并将视频通过无线链路实时传回地面 无人直升机 采用INS GPS导航系统 可精确设定航线 且具备悬停功能 搭载稳定云台摄像机 可以长时间 近距离的观测输电线路 变电站 铁塔及其设备 在恶劣条件下代替载人航空器 且成本低廉 无人遥控飞艇 可在地面遥控控制飞行航向 高度 速度 载重能力强 20kg 可搭载信号转发设备上升至高空 1000m 大范围覆盖前线范围 100km 提供各种飞行器实时视频传输的通信中继 无人固定翼滑翔机 飞行速度可达100km h 飞行时间长 6小时 范围广 500km 能够快速的飞行至故障线路 完成车辆人员不能到达受损杆塔点的快速巡检 并且对整条线路 地理信息进行快速巡检 水陆两栖车 全地形车 冲锋舟 用于在复杂地形 山地 湖泊 沼泽等 的人员和设备运输 全面提高应急机动能力 五 应急通信技术发展探讨 远景目标 预警 处置 重建全过程应急处理体系 体系结构 未来的电力应急体系由一个中心和三大支撑系统构成 一个中心 一个应急体系综合信息发布与决策支持平台三大支撑系统 电力系统资源数据库系统电力应急信息感知与传输系统应急指挥决策智能辅助支持系统 应急综合信息发布与决策支持平台 整合信息监控 电力调度 信息发布 应急决策的中央数据库信息发布联络平台 通过该系统可针对不同信息接受对象 智能化地发布相对应的信息命令信息综合展示平台 实现可视化展示 智能化统计 从海量信息中进行数据挖掘 提取有效信息供决策者参考智能辅助决策平台 结合基础数据 智能算法 针对灾害发生的具体情况 优化应急救援方案 应急综合信息发布与决策支持平台 电力资源数据库系统 电网调度自动