2025年能源网络通信创新应用大会：中压配电通信网技术创新应用及展望

业务需求技术特性业务需求创新应用未来展望创新应用 业务需求新形势新要求当前，配网形态快速从无源单向辐射网络向有源双向交互系统演进，配电网“源”的特征日益凸显，有源化深度广度持续拓展，配电网运行控制愈加复杂。配电网运行状态的及时精准感知、故障状态下的可靠响应和快速自愈体系对通信要求不断提高，需要明确有线无线多种技术融合应用原则，系统规划建设“覆盖更广泛、安全更可靠、接入更灵活、传送更高效”的有线无线多种技术融合应用的配电通信网，更好地支撑配电网“可观、可测、可调、可控”。发改能源〔2024〕187号源网荷储互动控制发改能源〔2024〕187号1配电自动化“三遥”高2高3高4高5高6高 业务需求通信业务需求配电网业务主要分为生产控制类业务和管理信息类业务，对通信主要要求如下：1中2中3中4中5中6中管理信息类业务管理信息类业务生产控制类区业务配网业务多样化驱动通信技术不断发展，需要不断探索通信技术研究及创新应用，寻找匹配业务需求的最佳解决方案。结合国网福建电力应用情况，主要对双平面交换机、高隔离GPON、5GRedCap、EPDT电力无线专网和新一代中压电力线载波等5种技术特性进行分析。 技术特性双平面一体化工业以太网交换机双平面一体化工业以太网交换机通过芯片级隔离+波分级隔离技术，实现生产控制大区业务和管理信息大区业务同时承载在一台设备，在网络接入和控制转发环节做到端到端物理隔离。芯片级物理隔离：在一台交换机内实现主要芯片（CPU、接口芯片PHY、MAC、存储DDR、F1ash等）完全物理隔离,即每个平面配置单独的芯片实现独立的控制和转发。波分级物理隔离：通过波分复用技术，实现不同平面在光链路转发上的物理隔离，保证在现有光纤资源不变的情况下(一对芯）实现双平面互联和转发。通道芯片级物理隔离端口波分级物理隔离通道芯片级物理隔离端口波分级物理隔离 技术特性双平面一体化工业以太网交换机为提升运维效率及配电通信网络兼容性、可靠性、安全性，双平面一体化工业以太网交换机采用SDN控制器管理。设备安全管控技术：SDN控制器通过Openflow和Netconf协议实现对设备下发流表策略，对设备进行端口安全开关和终端IP+MAC+VLAN绑定配置的下发和删除，实现全链路安全接入控制。智能运维技术：创新SDN软件定义技术能力，将全网二、三层工业交换机进行统一纳管、集中运维、快速故障定界,网络实现自动化部署、可视化运维、智能化管控。SDN实现统一纳管SDN实现统一纳管SDN实现安全接入控制高隔离GPON采用芯片级隔离技术和固定时隙分配技术实现不同平面的隔离。芯片级隔离技术：设备的转发芯片内置多个NP转发核，可为不同专网切片分配独立的转发核资源，以确保不同专网切片转发资源独立，不可抢占、不被影响，确保不同专网切片业务享有确定性的带宽、时延传输管道。固定时隙分配技术：在链路层采用固定带宽TDM时隙分配机制，支持基于业务切片分配固定的时隙，免除各业务带宽时隙申请、协商、分配的流程，降低数据传输时延，消除动态带宽时隙引入的抖动。固定时隙分配技术固定时隙分配技术芯片级隔离技术 主要从降低5G部署成本、功耗及复杂度等方面考虑，5GRedCap（5GReducedCapability，5G轻量化）技术很好匹配了配网业务通信需求。带宽缩减：RedCap将最大带宽从标准5G的100MHz降至20MHz，显著降低射频前端复杂度，减少硬件成本。天线简化：相较于标准5G通常需要的2T4R，RedCap支持1T1R或1T2R天线配置，进一步降低了终端成本和功耗。调制阶数降低：RedCap支持最低64QAM调制（可选256QAM），降低了基带处理复杂度。收发功率降低：相比标准5G终端，RedCap的发射功率降低一半以上，并支持eDRX（扩展非连续接收）和RRM测量放松等节电技术，允许终端在非活动期进入低功耗模式。性能适中：下行峰值速率约200Mbps，上行约100Mbps，用户面时延约20-30ms，支持与4G网络无缝对接，并继承5G网络切片、低时延等特性。端块块块块块块块块 大带宽提升通信性能针对负荷控制等电力控制类业务的通信需求，结合电力特色,中国电科院联合无线专网主流设备厂商，基于成熟专业数字集群（PDT）技术，从频率特征、电力业务特性和安全性等方面进行优化改进，提出EPDT电力无线专网通信技术，并完成基于230MHz频段的EPDT系列产品研发，当前主要特性如下：频段和带宽：频段采用230MHz，带宽采用基于25kHz的静态载波聚合技术，加强通信性能。业务适配性：以数据传输模式为主，更好地兼容电力业务安全性：完成鉴权、空口加密、端到端加密的架构设计，实现数据和控制信令的完整性保护。 技术特性新一代中压电力线载波中压电力线载波是通过在电力线工频电流基础上，叠加高频通信信号，利用电力线本身作为传输通道实现数据的传输与控制指令的交换。为提升电力线载波传输能力，新一代的电力线载波技术在物理层引入OFDM、双二元Turbo编码、时频分集拷贝等关键技术，数据链路层引入信道接入时序优化、树形组网、多台区网络协调等技术。典型速率在100kbps-500kbps之间，单跳传输距离可达3~15公里，需采用加密技术防范数据窃听，易受电力系统故障（如短路）影响，需冗余设计保障通信连续性。目前主要作为无电力光纤专网、无线专网、无线公网覆盖区域的通信方式，满足配电业务终端通信接入需求。耦合设备耦合设备电力线载波机信息流信息流耦合设备耦合设备电力线载波机信息流信息流电力线载波机电力线载波应用电力线载波应用 国网福建电力结合地域特点、业务需求和技术特性，制定了光纤+无线以及”光纤专网区域内业务应接尽接“的规划原则。光纤专网方面，主要采用双平面一体化交换机作为组网技术(高隔离GPON少量试点应用)，无线网络方面重点采用5GRedCap，并结合配网环境及业务需求，推进EPDT电力无线专网试点应用。在无公网信号且光缆无法覆盖区域，以中压电力载波作为补充通信，实现配网全域通信覆盖。并开展配电通信调控技术支撑系统建设，实现配电通信网“透电缆网同步建设光缆架空线路同步5G覆盖电缆网同步建设光缆架空线路同步5G覆盖5GRedCap5GRedCap终端 创新应用 创新应用双平面一体化工业性能检测：通过中国电科院31项安全认证和系统检测试点应用：福建龙岩、福州、宁德地区双平面试点接入配电自动化三遥、用电信息采集和站房视频监控共500多个业务规模化建设：2025年全省计划新增双平面一体化工业以太网交换机1184台，为多业务接入提供基础提升网络安全性实现设备、端口安全准入功能，有效提升网络安全性实现设备、端口安全准入功能，有效单台设备硬隔离，满足光缆覆盖区域避免非法接入避免非法接入提升运维效率采用SDN控制器管理，配网通信从被动响应到主动运维，可靠性大幅提升开展测试：完成5个厂家17款5G轻量化通信终端（模块）与主流厂商配电业务终端的适配性测试推进研发：推动厂商加速研制适用于配电业务的5G轻量化通信终端（模块）扩大采购：在业务终端采购技术规范书中新增支持5GRedCap的配置要求基站升级：推进三大运营商完成1000余座5G基站轻量化（R17）功能升级终端挂网：完成3825台5G轻量化终端（自动化三遥、用电采集、智慧融合终端）接入业务挂网运行功耗降低功耗降低40%以上和散热等问题成本降幅50%以上促进国产化率进一步提升体积减少25%以上有效解决天线的空间和位置安装问题5G轻量化终端技术规范书中压电力线载波EPDT电力无线技术中压电力线载波EPDT电力无线技术 创新应用新一代电力线载波通信和EPDT技术在无法敷设光缆且运营商无线信号覆盖弱的地区开展新一代电力线载波通信技术应用，并计划在部分D类区域开展EPDT无线专网技术试点应用。解决了偏远山区光纤建设难、公网信号弱，末端自动化站点接入困难的问题，有助于提高配网FA覆盖率，提升配自业务配自业务 创新应用配电通信技术支撑系统建设以“混合通信一体化、可观可测实时化、调控运行智能化”为目标，开展配电通信技术支撑系统建设，系统以“两级、三区、四层”为总体架构，对光纤专网和无线通信设备统一纳管，实现配电通信网“透明化”管控。网络运行实时监视与告警：构建配电“光缆一张图”，实现10722条配网光缆、14534台光纤网设备和725台控制类5G通信终端运行状态和告警信息的实时监视和在线管控。管理业务线上流转：建成调度管理、检修管理、缺陷管理、方式管理、并网管理及统计分析等六大功能模块，实现传统业务流程线上化流转，提升配电通信网调度运行管理质效。通信资源统一管理：完成与新一代通信管理系统（TMS2.0）、配网调控云平台、运营商5G能力开放平台、GIS2.0等业务系统的数据贯通，实现对配网通信光缆、地理信息、交换机、5G切片等4类数据的统一管理。配电“光缆一张图”支撑系统功能架构配电“光缆一张图”支撑系统功能架构1.空天地融合配电通信网演进随着新型电力系统构建和国家电网世界一流企业建设工作推进，电力通信面临业务多样化、技术多元化和管理精益