新型配电网数字化转型发展需要与先进信息技术深度融合。在新型配电网建设的推动下,配电网存量自动化业务亟须优化提升。新型智能化业务蓬勃发展,各类业务对通信质量的要求越来越高,迫切需要建设低时延、大连接、大带宽的电力接入网,从根本上满足能源互联网建设与发展中各类业务需求和通信质量要求。
近年来,通信技术发展迅速,新技术不断涌现。电力通信密切跟踪通信技术发展趋势,结合电力业务需求开展了大量的科学研究和工程实践,有针对性地进行测试与实验,并取得了丰富的成果。纵观国内外相关的电力通信网发展情况,未来的配电网通信新技术将呈现高速宽带、多模融合等特点,主要的技术研发方向如下。
目前,国内外研究机构、运营商和设备商都在积极探索、研究后10Gbps-PON时代的技术方案,当前的研究方向有TWDM-PON(时分和波分复用无源光网络)、WDM-PON(波分复用无源光网络)等技术,同时,对等结构PON、25/50/100Gbps相关PON等技术也在积极研究中。TWDM-PON利用波分复用技术将4个或以上的10Gbps-PON堆叠在一起,系统总带宽可达下行40Gbps、上行10Gbps/40Gbps。在一个波长通道内,TWDMPON可重用10Gbps-PON下行时分复用技术、上行时分多址接入技术,以及时隙大小、广播及带宽分配等技术。其主要优点是与现有10Gbps-PON技术良好继承,复用效率与带宽利用率高。
WDM-PON是一种采用波分复用技术的点对点无源光网络。即在同一根光纤中,双向使用的波长数目大于3个以上,利用波分复用技术实现上行接入,可以将用户接入宽带增加数倍乃至数十倍,满足用户的终极需求。典型的WDM PON系统由三部分组成:光线路终端(OLT)、光波长分配网络(OWDN)和光网络单元(ONU)。WDM-PON技术很好地解决了传输效率、带宽及成本问题,为实现固移融合提供了有力的支撑。
柔性以太网(Flex Ethernet,FlexE)技术是一种结合路由和传输功能的新型通信技术,既具备类SDH(同步数字传输体制)的TDM(时分复用)时隙安全隔离技术,又具有IP分组统计传送的灵活性,是能源互联网业务接入和承载的优选技术。利用FlexE技术,可以在承载传统电力系统关键生产业务基础上,实现各类新业务的统一承载,在保证业务隔离性的同时满足电力生产的需求。
采用FlexE技术的SPN(加密虚拟网络)设备为新型配电系统提供了基于时隙的交叉物理隔离路径,以及基于捆绑、通道化、子速率的各种灵活带宽配置方案。针对新型配电系统多种典型场景的业务特点和需求,需要进一步开展深入研究。制定符合配电物联网业务对多颗粒带宽、低时延、高可靠性切片网络技术的应用方案,提高对“源网荷储”的互动,实现FlexE技术对新型配电系统调控、监测、物联感知及用户互动业务的深度融合和业务应用,为FlexE和5G硬切片承载分布式电源和有源配电网控制类业务奠定技术基础。
宽带电力线载波通信(HPLC)与高速无线双模通信技术融合了宽带载波、高速微功率无线两种通信技术,充分发挥了两种通信技术各自的优点,实现优势互补,从而提高了整个通信网的通信效率和通信性能。与单HPLC通信相比,引入了射频通信方式的双模通信系统的业务场景更丰富,除了计量数据采集业务,HPLC在非计量功能应用方面得到了越来越多的应用,如户变关系识别、相位关系、线损分相治理、电网经济运行、营配贯通等。此外,煤改电、电能市场化交易、客户智能化交易、能源协同管理、精品化台区可视化和数字化等新业务的开展,将对HPLC的持续深化应用和推陈出新有积极的影响,使HPLC双模产品的应用有更长远的生命力和纵深拓展空间。
目前,HPLC与无线双模技术已经标准化、芯片化、模组化,并以标准化模块嵌入各类业务终端,实现了与用电采集业务的深度融合。在配电物联网的架构下,配电设备将拥有更高的数据采集广度和深度。通过在配变、分支箱、户表、充电桩、分布式能源等关键节点应用低成本的智能终端和感知技术,对配电网的运行工况、设备状态、环境情况等信息进行全面采集,实现配电网状态全感知、信息全融合、业务全管控。
5G技术以其高速率、低时延、高可靠性、大连接等技术特性,为智能配电网发展提供了一种优越的无线解决方案。5G技术可为电力行业用户打造定制化的“行业专网”服务,即通过基于网络切片、多接入边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)等技术,在无线、承载、核心网等环节虚拟出一张面向电力行业的专用网络,并与电力通信专网跨域融合,实现端到端的电力业务承载、高强度安全隔离以及资源管理。
行业在引入5G技术时,主要考虑以下5个需求。①多域多类业务承载。5G网络需要满足企业园区内广域、局域场景下多类型业务的差异化网络需求,如园区生产及管理业务、园区之间的通信等。②业务隔离和保障数据安全。5G网络要能够保障公网业务和企业业务安全隔离,使核心业务不出园区。③高可靠网络。5G网络要满足企业的高可靠要求,提供连续性通信服务,保证生产安全和生产效率,降低由网络故障引起的损失。④网络专享并且建设成本足够低。企业希望在网络专享的前提下,尽量降低5G网络建设和使用成本。⑤简单自主运维5G网络。企业希望拥有内部5G网络的运营管理权和简化的网络运营运维。