电力无线

一、电力无线专网相关政策及试点情况 二、电力无线专网技术研究情况 三、电力无线专网解决方案及典型案例

本书围绕电力无线传感网技术创新应用，聚焦于低功耗无线传感网在发电、输电、变电、配电、用电等电力行业领域的应用，具体包括电力发电厂监测区域的事故预警、环境状态判断、劣化趋势分析，输电线路的电力巡检和运维管理，变电站内电力设备的运行状态、环境状态等在线监测，配电领域储能和配电自动化业务的监控和故障定位系统，用电采集和精准负荷控制业务的监测和分析管理等。介绍了无线传感网及其产业发展现状，概述了无线传感网主流技术，总结提炼了电力无线传感网在电力领域的应用情况，分析研究了电力无线传感网的应用价值和挑战，探讨提出了电力无线传感网技术应用发展趋势及建议。 无线传感网是大量的静止或移动的传感器节点以自组织和多跳的方式构成的无线网络，可以感知、采集和处理信息，并将获得的详尽信息发送给需要的用户。 “十四五”期间，国家电网有限公司服务新型电力系统构建需求，将“全力推进电力物联网高质量发展”作为重点工作任务之一，其中的各项工作部署均离不开无线传感网的支撑。无线传感器网中众多类型的传感器，可探测包括地震、电磁、温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等。潜在的应用领域可以归纳为军事、航空、防爆、救灾、环境、医疗、保健、家居、工业、商业等领域。新型电力系统的一些重要的、需要被监控的设备上可以安装传感器，实时监控设备的运行状况。采用无线传感网络技术，将监测到的重要参数上传到集中处理平台，智能电力系统可以根据参数的变化，及时发现设备故障等，主动预防可能发生的各种事故。 与传统有线网络相比，无线传感网络具有很明显的优势，主要有：低能耗、低成本、通用性、网络拓扑、安全、实时性、以数据为中心等。无线传感网给电力行业带来应用价值的同时，也面临着极大的挑战。通用无线传感网技术无法满足某些特定的业务需求，变电站、输电线路等某些复杂的电力现场环境对于功耗控制、传输距离、组网灵活性等方面有特定需求，需要结合电力物联网的业务需求和应用场景来实现功耗和连接性能的协同优化；在终端接入和数据传输方面，设备和数据量均呈爆发式增长，海量数据给电力物联网带来了资源和数据传输带宽的压力；传感节点大多布置在户外环境中，恶劣环境和网络攻击均影响传感节点的运行和信息传递，因此，提升终端接入安全和抗干扰能力是保证电力物联网健康发展的重要基础；传感器小型化、无源化技术有待突破，利用电网沿线的磁场、电场、振动及温差等外部条件，实现微源取能是关键难点。为此，电力企业需要弥补现有的不足和短板，结合电力行业发展战略，研究低功耗无线传感网的网络与安全连接技术，全方位地提高感知数据的颗粒度、广度和维度，并持续积极探索基于人工智能的知识赋能、５G通信技术、基于边缘计算的技术、数据开发服务技术等方面融合发展。 联系人：陈姗姗 手 机：13261508443 邮 箱：chenshanshan@eptc.org.cn

重点研究分析公网覆盖薄弱及电力业务安全需求较高的场所，探索统一建设5G专网解决电力多业务接入的可行性。他表示紧抓公司数字新基建建设任务，围绕能源互联网5G应用领域，探索基于免授权频段的5G电力无线网络建设及业务应用。

新形势下配电网正逐步由单纯接受、分配电能给用户的电力网络转变为源网荷储融合互动、与上级电网灵活耦合的电力网络，配电网二次系统随之向调度控制精准化、业务交叉协同化、信息支撑透明化方向发展，亟需打造一张可靠性高、安全性强、接入性好的坚强配电通信网。本报告首先介绍了配网通信技术的现状与业务需求，在此基础上，介绍了新一代配电通信技术，主要聚焦于推进配网光纤网络建设，创新无线公网“多网合一”技术和运营模式，构建以宽带载波、电力无线专网、WAPI通信为核心要素的范在物联通信网，最后对配网通信网络的发展前景进行了展望。

随着电力无线专网试点工作逐步推进，部分技术问题也随着工程建设不断产生。由于各厂商人为设置的技术壁垒，不同厂商间的4G专网难以互联互通。 以冀北地区为例，承德、唐山于2015年起分别建设丁各自4G无线专网，承德地区设备厂家为大唐电信，而唐山地区的设备制造商为中兴，由于不同厂商设备间分别存在各自私有协议，致使不同厂商间的设备不能做到相互通信，厂商也由此实现技术垄断，使得建设单位在之后的投资中被迫扩容，从而形成卖方市场，抬高设备价格，增加建设成本。 同时，电力无线专网向基于4GLTE的宽带集群演进是大势所趋。目前的电力无线专网尚不能有效的将语音、视频业务于电力原有业务有效整合互通。同时，随着党的十九大召开、张家口冬奥会日益临近，重、特大电力保障任务不断增加，我们迫切的需要建设一张能够实时进行视频语音传输、集群指挥的升级通信网络。 本成果通过对《4GLTE设备多厂家融合互通平台》的建设，可将不同厂商间的设备融合在一起，实现平台内各厂商的无线专网互联互通，从而打破厂商间技术壁垒与垄断，降低建设成本；同时，我们通过该平台实现各地市和省公司间的实时语音、视频通话，一对多集群语音，从而实现在指挥中心中“现场可见，指挥可达”。

文章结合变电站移动化业务应用实际情况，通过搭建电力无线Wi-Fi专网，采取认证、加密、隔离等技术措施，以及边缘物联代理等模式，实现变电站多类型业务移动化应用，业务通过Wi-Fi专网传送数据流，解决变电站终端信号弱或无法连接网络等问题，有效提升了电力企业移动应用能力与安全防御成效。结果证明，该技术成果对于推动电网业务移动应用的实用化具有促进作用，网络安全性得到有效保障，工作效率也得到了显著提升。

为保障首都供电的高可靠性，探索“可观、可测、可调、可控”的新型电力业务是国网北京电力发展的主要任务之一，在具体建设过程中面临三方面问题：一是原有光纤为主的电力通信网络部署灵活性较差、与新技术融合性不足，难以完全满足业务需求；二是传统电力无线通信专网覆盖不足，面向新型业务需要实现有效、低成本的补充覆盖方案；三是新型电力业务移动性和安全性要求较高，如无人机、机器人等巡检业务。为解决上述问题，国网北京电力将5G虚拟专网与电力通信专网融合，构建新型电力通信网，形成天空地一体化的5G电力业务融合应用解决方案，支撑新型电力系统业务发展。

本书围绕电力无线传感网技术创新应用，聚焦于低功耗无线传感网在发电、输电、变电、配电、用电等电力行业领域的应用，具体包括电力发电厂监测区域的事故预警、环境状态判断、劣化趋势分析，输电线路的电力巡检和运维管理，变电站内电力设备的运行状态、环境状态等在线监测，配电领域储能和配电自动化业务的监控和故障定位系统，用电采集和精准负荷控制业务的监测和分析管理等。

本成果研发的多模便携式智能电力无线信号采集终端填补了国内电力无线信号测试领域没有专用工器具的技术空自，已申请了发明专利1项、实用新型专利1项、软件著作权1项，发表了E索引与中文核心期刊各1篇，论文已获2016年南方电网技术论坛优秀论文奖。目前广州供电局共有无线通信计量自动化终端10万台、公网通信配电自动化DTU终端1万台，全局每年在配电自动化、计量自动化采用无线通信接入时的勘察设计、运维排障等工作需测试约5000个电房的无线信号。根据在广州供电局实际应用测试结果，采用本低携智能信号采集设备可将原来3名现场测试人员才能完成的工作量减少到由1人完成。广州供电局12个应用单位按照一个单位配备10台计算共需120台。按照此应用规模，采用本便携智能信号采集设备可累计减少240名现场人员的工作量。此外，传统的专业通信测试仪表价格通常在10万元级别，而本便携智能信号采集设备造价不超过万元，大幅降低了配置成本，在各供电局通信、配电、营销专业建设维护基层班组有着广阔的应用前景。

电力关乎国计民生，电力设备广域泛在的特点使得无线通信技术成为承载电力数据传输的最佳选择，而基于230Hz频段深度定制研发的无线专网通信网络在传输可靠性和网络安全性方面均优于无线公网。 电力无线通信传统使用频段是230MHz频段，此频段可使用的无线频率点呈窄带离散分布，频谱利用率低，无法满足智能电网新型业务的传输需求，亟待技术创新。本项目攻克技术壁垒，聚合使用离散的窄带频率资源并优化信令，在该频段创新研制具有5G“低功耗、广覆盖、海量连接”技术特点的电力无线专网，大幅提升了频率资源利用率，解决了电力业务需求。 目前己在浙江嘉兴建成的国内规模最大的无线专网，同时推广到山东、重庆等16个省市，覆盖面积达3379平方公里，在玉门、长庆等油田也得到应用；近3年项目产生的直接经济效益63185.99万元，产生间接经济效益30231万元，提升智能电网工作效率、提升电网安全，社会效益显著。