智能电网信息通信专题讲座_智能配用电信息通信技

,智能配用电信息通信技术,第五讲智能配用电技术,5.1配电自动化系统5.2用电信息采集系统5.3配用电一体化通信技术5.4智能用电技术,智能电网信息通信解决方案,配电,变电,输电,信息应用,信息处理,信息传输,感知延伸互动,线路视频气象状态安全条件,一次二次设备设备,潮流电能分布质量,链式传感网,极端环境传感网,大规模传感网,电力宽带专用网（光纤/宽带无线接入）+3G,电力综合信息平台数据库,导线杆塔气象状态状态条件分析分析分析,一次设备状态分析,二次设备状态分析,输电线路检修,变电站检修,用电,计量居民考核用电,电能电能调度质量管理控制,配电自动化,精细信息用能双向管理互动,用户用电信息计量管理,智能电网标准制定,相力电,统系用应关,电力生产过程,用户,电厂自动化,变电站自动化,配电网自动化,调度自动化,计量自动化,企业信息化,智能用电服务系统,线路在线监测,配用电系统在电力系统中的位置,2001,2004,2006,2009时间,国内配用电系统建设发展曲线,1995,起步,1997,平稳发展建设高潮制定标准反思试点,发展度,配电自动化是应用现代计算机技术、远动、自控、通讯、新型配电设备等先进技术手段，实现配电网在线和离线远方监控，与配电自动管理，以达到配网安全，可靠，经济，优质，高效运行之目的。,提高供电可靠性改善电能质量节能降损，优化运行，提高系统经济运行水平提高配网现代化管理水平提高服务水平，改善用户形象合理规划，科学决策,配电自动化意义,5.1配电自动化系统,开关,TV,FTU,配电自动化系统的三个发展阶段,1）简易型配电自动化系统（DA）是以馈线自动化（FA）为主的实时应用系统。2）调/配一体化系统是将调度自动化和配电自动化合为一体的实时应用系统。最近几年各级供电企业的配网调度得到较多的应用，有较好的实用性。3）配网智能管理系统（DMS）采取实时应用和管理应用相结合的手段，面向供电企业所辖的整个配电网的自动化及管理系统。国外（尤其是欧美）的配网自动化项目基本属于这类系统。国内大中型供电企业已开始应用。,静态电网模型智能配电网调控一体化支撑平台遵循IEC61968/61970标准的信息交换总线,配电终端FTU/DTU/TTU,配网应用软件,抢修指挥,实时数据,计划停电,调度运行,故障停电,配电网运行监控,智能化应用,广域分布式数据采集处理,EMS实时数据,运行监视及优化,配网模型管理,停电分析,智能数据分析,馈线自动化,配网仿真培训,综合可视化,配电自动化主站系统的总体功能架构,S1,ID,ID,ID,ID,ID,故障指示ID,故障指示单元,故障指示单元,单元,故障指示单元,故障指示单元,故障指示单元,分段开关,分段开关,分段开关,分段开关,联络开关,变电站出线开关S2,变电站出线开关S1,故障指示器,开关之间的时序配合,简易型配电自动化系统,地理信息系统AM/FM/GIS,基于IEC61968的信息交换总线（安全区和区）,基于IEC61968的信息交换总线（安全区和区）,配电主站上级调度系统通信网（骨干层）,通信网,通信网,反向安全隔离,正向安全隔离,环网柜开闭所环网柜就地型馈线自动化,柱上开关环网柜柱上开关集中型馈线自动化,配电子站,配电子站,营销管理系统(CIS),故障报修系统TCM(95598）,生产管理系统（PMS）,用电信息采集系统,配电GIS系统,集成型调配一体化系统,信息交换总线,配网自动化系统,资源中心,生产管理大区,信息管理大区,信息交换总线,生产管理系统,用电信息采集系统,导入设备,信息,设备数据,设备数,电表电量,实时数据,电表电量,实时数据,能量管理系统EMS,设备数据及实,时数据报文,配用电系统的连接与安全隔离,分布式电源/储能装置/微网接入,经济运行与协同调度,与智能用电系统互动,高级配电自动化系统,智能型配网管理系统,配网智能型管理系统,冷/热储能,飞轮储能,太阳能发电站,柴油发电机组,OtherConsumers,电力用户,中压配电网,风力发电站,配电网的发展方向：智能微网,微网控制中心,智能微网技术的定义,由各种分布式电源/微电源、储能单元、负荷以及监控、保护装置组成的集合可在并网运行和孤岛（自主）运行2种模式间切换通过相关控制装置间的协调配合，可以同时向用户提供电能和热能根据实际情况，系统容量一般为数千瓦至数兆瓦通常接在低压或中压配电网络中目前主要应用单一种类可再生能源发电场、（冷）热电联供系统,智能微网示意图,美国电气可靠性技术措施解决方案联合会（CERTs）提出微网概念,2005，欧洲提出“智能电网计划，2006年出台技术实现方案,目前，欧盟主要资助“Microgrids”和“MoreMicrogrids”微网项目,美国电力公司Walnut微网测试基地验证CERTs微网理论和方法,希腊、德国、西班牙等建立不同规模的微网实验室,美国北部电力系统MadRiver微网示范工程,日本已经建立了多个微网工程,美国能源部制定“Grid2030”发展战略,加拿大BC和Quebec开建微网示范工程,微网的发展历程,电力电子技术：并网逆变器（整流器）、静态开关、电能质量控制装置故障检测与保护：过压和欠压保护、反孤岛和低频保护通信技术：在采集不同特性的单元信息的基础上，通过配网级、微网级、单元级各控制器间的通信来实现,微网的关键技术并网、保护和通信技术,用电信息采集系统,智能用电服务体系建设是推进电网发展方式转变、建设坚强智能电网的必然要求。在用电环节，构建“大营销”体系，拓展面向信息化、自动化、互动化的服务能力，实现电网与客户能量流、信息流、业务流实时互动，构建客户广泛参与、市场响应迅速、服务方式灵活、资源配置优化、管理高效集约、多方合作共赢的新型供用电模式。,用电信息采集系统承担着用电信息自动采集、高效共享和实时监控的重要任务，是智能用电服务体系的重要基础和用户用电信息的重要来源。建设坚强智能电网，客观要求必须建设好用电信息采集系统，实现覆盖公司系统全部用户、采集全部用电信息、支持全面电费控制的目标。,5.2用电信息采集系统,电力营销业务模型,市场管理,BM15有序用电管理,BM14能效管理,BM09计量点管理,BM10计量体系管理,BM11电能信息采集,BM17客户联络,BM0795598业务处理,BM01新装、增容及变更用电,BM02供用电合同管理,BM16客户关系管理,BM06用电检查管理,BM12,BM08资产管理,BM18稽查及工作质量BM19客户档案资料管理,营销分析与辅助决策,客户服务与客户关系,综合管理,市场与需求侧,电能计量及信息采集,财务管理,安全生产,协同办公,人力资源,物资管理,项目管理,综合管理,外部单位,用电信息采集系统,用户用电信息采集系统,层次型结构示意图,1）电力用户用电信息采集系统是对电力用户的用电信息进行采集、处理和实时监控的系统，实现用电信息的自动采集、计量异常监测、电能质量监测、用电分析和管理、相关信息发布、分布式能源监控、智能用电设备的信息交互等功能。包括5类用户和1个公变考核计量点：A类大型专变用户B类中小型专变用户C类三相一般工商业用户D类单相一般工商业用户E类居民用户,用电信息采集-术语和定义,F类公变考核计量点,2）用电信息采集终端是对各信息采集点用电信息采集的设备，简称采集终端。可以实现电能表数据的采集、数据管理、数据双向传输以及转发或执行控制命令的设备。用电信息采集终端按应用场所分为专变采集终端、集中抄表终端（包括集中器、采集器）、分布式能源监控终端等类型。3）专变采集终端专变采集终端是对专变用户用电信息进行采集的设备，可以实现电能表数据的采集、电能计量设备工况和供电电能质量监测，以及客户用电负荷和电能量的监控，并对采集数据进行管理和双向传输。,用电信息采集-术语和定义,4）集中抄表终端集中抄表终端是对低压用户用电信息进行采集的设备，包括集中器、采集器。集中器是指收集各采集器或电能表的数据，并进行处理储存，同时能和主站或手持设备进行数据交换的设备。采集器是用于采集多个或单个电能表的电能信息,并可与集中器交换数据的设备。采集器依据功能可分为基本型采集器和简易型采集器。基本型采集器抄收和暂存电能表数据，并根据集中器的命令将储存的数据上传给集中器。简易型采集器直接转发集中器与电能表间的命令和数据。5）分布式能源监控终端是对接入公用电网的用户侧分布式能源系统进行监测与控制的设备，可以实现对双向电能计量设备的信息采集、电能质量监测，并可接受主站命令对分布式能源系统接入公用电网进行控制。,用电信息采集-术语和定义,1）数据采集根据不同业务对采集数据的要求，编制自动采集任务,并管理各种采集任务的执行，检查任务执行情况。采集的主要数据项有电能量数据、交采数据、工况数据、电能质量统计数据、事件记录数据等。采集方式有定时自动采集、随机召测、主动上报等方式。2）数据管理对采集数据完整性、正确性进行检查和分析，对于异常数据不予自动修复，并限制其发布，保证原始数据的唯一性和真实性。按区域、行业、线路、时间等对采集的原始数据进行计算、统计和分析。,用电信息采集-系统功能,3）控制功率定值控制：时段控、厂休控、营业报停控、当前功率下浮控电量定值控制：按月电量数据实施电量控制费率定值控制：按电量费率、用电量、用电费实施费控遥控：执行远方遥控保电：实施保电措施剔除：剔除操作,用电信息采集-系统功能,4）综合应用自动抄表管理费控管理：三个环节有序用电管理：限电和保电用电情况统计分析：负荷分析、电量分析、三相不平衡分析异常用电分析：计量及用电异常监测、重点用户监测电能质量数据统计：电压、功率因数、谐波数据统计线损、变损分析：对线路线损和变压器损坏分析提供数据增值服务：多种渠道查询和发布信息、与售电系统联网实施网上售电、为实现双向互动提供技术手段,用电信息采集-系统功能,1）可靠性平均无故障工作时间MTBF2104h,可修复系统2）可用性主站的年可用率应不小于99.9，终端的年可用率应不小于99.53）响应时间遥控操作响应时间5s重要信息巡检时间15min常规数据召测和设置响应时间15s历史数据召测响应时间30s用户事件响应时间30min常规数据（数据库）查询响应时间5s。模糊（数据库）查询响应时间15s,用电信息采集-系统指标,4）数据采集成功率,用电信息采集-系统指标,5.3配用电一体化通信技术,监测对象配电网电能质量的实时监测台区变考核、防窃电大用户远程负荷控制：实时远程拉合闸控制和网络预付费、用电信息远程发布应用居民用户用电实时、精确计量，用电事件上报、告警居民家电设备用电的精细管理与计量,智能电表分时电价即时电量计量双向通信电能质量监测窃电检测家电控制远程升级,智能插座智能断电能耗计量远程控制安全保护,配电通信网的建设一直是困扰着广大电力通信工作者的难题；随着智能电网研究与建设，配电通信网的建设显得越来越重要。建设一个电力专用配电通信网络？,开关,TV,FTU,城区配网上无合适的通信方式,5.3.1配电通信接入网,配电通信网-电力通信接入网,配用电通信网层次结构,通信接入网技术的对比选择,宽带网与窄带网：宽带网！光纤网还是宽带无线接入网：OPPC+EPON.vs.BWA？,智能电网对通信网要求：具备双向性、实时性、可靠性特征，出于安全性考虑理论上应是与公网隔离的电力通信专网具备技术先进性，能够承载智能电网现有业务和未来扩展业务最好具备自主知识产权，可具有面向智能电网业务的定制开发和业务升级能力智能电网中通信接光入纤网复技术的无对源比选择宽带无,公网与专网：专网！,合相线光网络线接入,OPPC光纤复合相线光缆,光单元,铝包钢线,铝合金线,铝合金线,铝包钢线,光单元,中心不锈钢管式层绞不锈钢管式OPPC光缆结构与OPGW光缆类似，具有中心管式与层绞式两种结构,光纤复合低压电缆（OPLC）,铜导线绝缘层PBT松套管光纤纤膏聚酯带外护套光电复合缆截面示意图,EPON技术是一种点到多点的光纤接入技术，它由局侧的OLT（光线路终端）、用户侧的ONU（光网络单元）以及ODN（光分配网络）组成。可以灵活组成树型、星型、总线型等拓扑结构。所谓“无源”指ODN中不含有任何有源电子器件。,无源光网络EPON,EPON.vs.BWA?,技术可行性：光缆铺设是否全部可行？宽带无线方案是否可行？经济可行性：一次性投资？分期逐步建设？管理可行性：配电通信网由哪个部门来建设与管理？是否有足够的人员进行建设与运维？,宽带无线接入(BWA)技术的演进,1G（Analog）,2G（Digital）,3G（IMT2000）,3G（LTE/AIE）,2.4GHz5.8GHzWLAN,高速WLAN,WPAN,WiMAX802.16e,IMT-advanced,4G,CDMA2000EVDO,TD-SCDMA/HSPAWCDMA/HSPA,IS95/CDMA2000-1x/GSM,AMPSETACSJTACSNMT,RFID,ZigBeeMANet,PAN,802.11a/g/b,14.4kbps,144kbps,384kbps,50Mbps,100Mbps,数据速率,移动性,低速,中速,高速,1995,2000,2005,2010+,泛在,异构网络,SCDMA,SCDMA宽带无线,Bluetooth,WiMAX802.16d,宽带移动通信网与宽带无线接入网,公众宽带移动通信网,宽带无线接入专网,公众宽带移动通信(BMC)网的特征：全网无缝覆盖（覆盖性）全程全网漫游（漫游性）不同厂商制式间无线信号的越区高速切换（移动性）复杂的核心网平等的终端接入宽带无线接入(BWA)专网的特征：属地内热点覆盖不同属地间游牧式的落地服务中低速移动性能不追求核心网的复杂性，但追求属地范围内高带宽、高质量、低成本、个性化的多媒体服务分业务、分级、分层、分作业范围的安全性管理,无线频率资源,数字蜂窝GSM：,890-915/935-960MHz,数字蜂窝DCS-1800：1710-1785/1805-1880MHz,数字蜂窝IS-95：WiMax:,824-849/869-894MHz暂无可用的频率资源,宽带无线接入SCDMA：1785-1805MHz,模拟集群数字集群：,350MHz（公安系统专用）806-821/851-866MHz,数传电台：频谱范围223.525-231.650MHz；信道带宽25KHz；15个全双工信道，10个半双工信道,移动通信系统的频率资源,SCDMA专用频段1785-1805MHz，该频段在全世界范围内可用并且与ITU的第三代频率规划不冲突,microwave1.9-2.3G,2G,FDDwirelessaccess1.96-1.98,Microwavecommunication1.7-1.9G,1.7G,1.8G,1.9G,GSM18001.71-1.755,GSM18001.805-1.850,SCDMA1.7851.805,FDD1.921.982.112.17,TDD2.012.025补充,2.32.4,MSS,FDDwirelessaccess1.88-1.9,DECT&PHSCDMA,1.9-1.921.945-1.96,CDMA1.865-1.88,Futureusage,Currentusage,TDD1.881.92,补充FDD,1.7551.785,补充FDD1.851.88,附：国内频率使用情况,电力无线宽带解决方案,PCMCIA卡,PDA,电力移动宽带,移动OA,移动ERP,移动MIS,移动视频会议,MEM,RTU,传感器,城区配电网通信,远程抄表,负荷控制,配电网自动化,CPE,移动售电,营业所联网,电力移动营销,IP网络,BS,IP,IP,网络业务平台,Internet,网络管理系统,各业务服务器,调度服务器,视频服务器,BS,可移动视频集群电话,电力应急指挥通信,工程抢险,线路巡视,应急通信保障,农村电网通信,农网自动化,移动语音,农村售电,电力无线备用通信,行政语音,视频监控,数据采集,宽带接入,车辆定位,高压线路视频监视,其它应用,无线调度,IPPBX,PBX,PRI,McWiLL宽带无线接入网,CPE,IP网络,络管理系统,网,BS,认证与计费系统,Internet,PCMCIA卡,CPE视频编码器摄像头,IP,视频服务器,传感器,调度服务器业务平台,业务服务器,MEMRTU数据采集和监控,PRI,IPPBX,PBX,BS,IP,无线宽带专用通信网：一次性解决配电网通信问题,电力通信塔,SAC及网管服务器,其它工作站,负控工作站,配变监控,工作站,LAN,远程集中抄表终端终端,信道,主站,系统,McWiLL基站,电力通信塔,McWiLL基站,电力通信塔,McWiLL基站,居民电表,居民电表,居民电表,MEM160,配电自动化终端,FTU,TTU,DTU,MEM160,负控开关,负控开关,台区电表,负荷管理终端,MEM160,5.3.2用户本地通信网,TD-SCDMAMcWiLL,水表WaterMeter,照明控制用LightingCon电trols,暖通系统,HVACSystem,居家显示用器,In-HomeD电isplay,气表GasMeter,负荷系统LoadSystem,Mesh网状网组网,Star/Tree/Mesh混合组网,信息发布抄表控制命令,电力宽带通信网络,用电信,息,信,息,用电信息,用电信,息,信,息,用,电信,息,基于安全隔离的智能电网互动平台,集中器,水表WaterMeter,照明控制LightingControls,暖通系统,HVACSystem,居家显示器,In-HomeDisplay,气表GasMeter,负荷系统,LoadSystem,Mesh网状网组网,Star/Tree/Mesh混合组网,用电信息采集平台,智能电网互动平台,3G/ADSL/以太网/WiFi/PFTTH网关,安全隔离,电力通信网,(含租用信道),互联网,（含公共物联网）,感知互动平台,安全机制,服务层,电力信息系统,感知/控制,公众互动,网络层,感知互动层,智能电网互动平台,?,智能用电分层结构,其它对象,家居对象,电力对象,传感网络,感知对象,电表、设备监测传感器等,水气热表、智能家电等,安防监控传感器摄像头等,PLC、短距离无线通信、红外通信、局部总线、射频等,感知/互动,互动终端,感知单元,网关,电力接入专网,互联网以太网ADSL3G,电力光纤网,宽带无线网,感知延伸层,感知互动平台现有电力平台安全措施应用层电力核心网,网络层,PFTTH,感知单元,网关,网关,配用电通信组网总体方案示意图,一主、一辅、一补充,5.4智能用电技术,智能电网,信息化,自动化,互动化,究竟如何实现互动化的智能电网已成为电网人亟待思考的问题？,工业用电,商业用电,农村用电,居民用电,用电,智能用电，是依托智能电网和现代管理理念，利用高级量测、高效控制、高速通信、快速储能等技术，实现市场响应迅速、计量公正准确、数据采集及时、收费方式多样、服务高效快捷，构筑电网与电力用户的电力流、信息流和业务流实时互动的新型供用电关系。,什么是智能用电,智能用电面临的挑战,用户侧分布式电源广泛应用全球资源和环境问题日益突出，减少对化石燃料的依赖，是未来能源技术及我国能源战略的发展方向之一。终端能源综合利用效率亟待提高与世界先进水平相比，我国电力用户电能利用率和用电效率较低，用电峰谷差不断拉大，发电和供电设备利用效率较低，节能潜力很大。,电动汽车及储能装置迅猛发展电力等清洁能源的使用占终端能源消耗的比重将进一步加大，电动汽车及储能装置将得到迅猛发展。用户对供电服务需求日趋多样用户对电网服务理念、方式、内容和质量不断提出新的更高要求，除低成本、安全可靠的需求外，还希望享受更加个性化、多样化、便捷化、互动化的服务。,有利于推动新能源接入，发展低碳经济有利于提高终端用电能效，推动节能减排有利于电动汽车广泛应用，推进环境保护建设,有利于支持双向互动，满足用户多样化服务需求有利于推动智能家庭/社区/楼宇建设，创造和谐新生活,智能用电的意义,CompanyLogo,智能用电的关键技术,智能用电技术,高速通信技术,需求响应技术,交互终端技术,智能电表技术,智能采集技术,美国,欧洲,2009年，美国白宫发布复苏计划尺度报告，包括为4000万美国家庭安装智能电表，实现远程管理及读表等功能。,日本,日本电力公司还推出新的政策来收购家庭等处利用太阳能发电所产生的电力。其中还包括被称为智能电网的次世代电力网络的实证试验，为电动汽车配备快速充电器等。,日本政府于2009年3月公布了包括推动普及可再生资源、次世代汽车等政策在内的政府发展战略原案。原案主要由太阳能发电世界第一节能计划、快速普及生态汽车、低碳物流社会、实现资源大国计划等3大部分构成。,韩国,欧洲于2005年成立了欧洲智能电网论坛，相继发表了欧洲未来电网的愿景和策略战略性研究议程欧洲未来电网发展策略。意大利：在智能电网方面开展了互动式配电能源网络及自动抄表管理系统的研究和应用工作。荷兰阿姆斯特丹：该市计划在2012年建成智能城市，韩国政府目前正在打造“济州岛示范园”。计划从2009年12月到2013年5月，在济州岛内总投资2395亿韩元，组建由168家电力、通信、家电等企业共同参与的“济州岛示范园”。韩国计划在2011年前建立一个智能电网综合性试点项目。20092012年，投入2547亿韩元开发商用化技术，并将名称定为“绿色电力IT”。韩国希望在未来20年内能将绿色能源在总能源中所占的比率由2.4%提高到11%。,美国近几年开展的智能用电服务主要以自动抄表和用电信息采集、用电设备自动控制（需方,响应）为主，并开始分布式能源接入研究实践开展节能服务。,智能用电的发展现状-国外现状,智能用电的发展现状-国内现状,截至到2010年底，国家电网公司在26个省全面推进用电信息采集系统建设，采集覆盖率达到26.41；在电动汽车充换电方面，建成充换电站87座、充电桩7031个；在智能小区、95598互动服务、合同能源管理等试点建设方面做了有益的尝试，发布了智能用电服务体系技术导则、95598互动网站建设规范等技术规范和文件。为用户提供专业性互动服务，为开展智能用电服务体系建设奠定了基础。,无线城市：围绕无线政务、无线民生和无线产业等重点，开展“无线城市”建设。协助政府、企业方便快捷地开展无线城市的各类业务和服务，让广大市民能够充分享受无线城市带来的便利和高效，让信息服务惠及全社会。,移动互联网：丰富移