智能配用电信息及通信支撑技术研究与开发

一、研究目标

本课题以大幅度提高配用电通信性能和海量信息处理能力目标导向，研究分析BPLC、XPON和TD-LTE核心技术，提出适用于智能配用电的“最后一公里”通信的完整解决方案；建立统一、便捷的网管系统，实现全生命周期的可视化运维、远程调测/升级、远程故障定位和诊断技术；建立智能配用电系统通信业务深度识别、控制与抗攻击技术体系，构建信息安全的防护体系；建立基于IEC 61968的智能配用电信息和业务标准模型以及图模互操作技术；建立基于IEC61968与IEC61850协作的数据采集无缝通信体系；通过引入电信实时计费中的海量信息处理技术，建立智能配用电的海量数据处理平台；建立基于多源信息模型的配电网高级辅助决策支撑技术建设智能配用电系统的通信与信息处理示范工程，以广东金融高新区为试点，验证智能配用电系统广域、分散特点，支持多样化和互动业务需求。同时，依托南方电网技术研究中心建设配用电信息与通信标准化检测中心，建立智能配用电软件系统、智能终端设备和通信设备的检测标准体系和规范，致力于国内外的相关标准的制定。

二、国内外研究现状

欧美等发达国家的电力公司已对配用电信息系统进行了部分基础研究，其应用范围覆盖各个方面，如配电管理系统(DMS)、自动作图(AM)/设备管理(FM)/地理信息系统(GIS)、停电管理系统(OMS)、工作票/操作票管理系统(WOM)、线路和状态管理系统、表计和负荷管理系统、电话投诉管理和处理系统(Trouble Call)等。

随着智能电网研究和建设工作的推进，对配电网的信息化支撑技术提出了更高的要求。在智能配用电领域，国外研究机构和电力公司开展了大量的智能化实践，包括智能表计、用户电压控制、动态储能等。例如：意大利电力公司和法国电力公司（EDF）通过安装“智能电表”，使用户跟踪自己用电情况，并能进行远程控制；在信息通信方面，2004年美国电科院EPRI完成了综合能源及通信系统体系结构（IECSA）研究；美国Xcel Energy公司从2008年起在科罗拉多州的一个9万人的小镇波尔得（Boulder City）建设全美第一个“智能电网”城市。其主要技术路线是：构建配电网实时高速双向通信网络；建设能够远程监控、准实时数据采集和通信，以及优化性能的“智能”变电站；安装可编程居家控制装置和全面自动化居家能源使用所必需的系统；并整合基础设施，支持小型风电和太阳能发电、混合电力汽车、电池系统等分布式发电储能技术。这是当前国际上最

为系统的“智能配用电”实践。

我国在配电信息系统方面的研究和应用虽然起步较晚，但发展较快，国内相关企业无论在信息系统规模上还是在功能深度上也均具备了相当的研发实力和经验。同时，随着近年来电力企业信息化建设力度的加强，不仅配电GIS、SCADA/DMS、负控、客服、营销等服务于日常工作的信息系统陆续在各级电力公司投入运行，而且电网评估与规划、市场开发辅助决策等高级决策支持系统日益受到关注。清华大学于1990年率先展开配电自动化方面的理论研究，并于2001年在绍兴投运了配电运行调度辅助决策系统(DMS)。

在智能配网建设方面，南方电网于2007年7月确定在广州供电局、深圳供电局开展配网自动化试点建设工作。广州供电局2008年全面实施营配一体化系统把420万客户资料与配电CIM模型进行了统一，建立了配网GIS、配网规划、配网生产、配网工程和客户营销的一体化管理，已经实施了快速复电系统。2009-2010年在广东电网全省21个地市局推广实施营配一体化工作以解决配网自动化、计量自动化以及SCADA系统的模型和图形的交互和共享工作。

配电网的通信技术现状还比较落后。目前采用的主要接入技术有如下几种：230M数传电台、GPRS技术、电话线、专线方式、电力线载波和光纤。智能配用电的通信网络技术最大的困难在于“最后一公里”，未来智能配用电中最具应用潜力的“最后一公里”通信技术包括：

(1)以太无源光网络（XPON）。这是一种新型的光纤接入网技术，它采用点到多点结构、无源光纤传输，在以太网之上提供多种业务。它综合了PON技术和以太网技术的优点：低成本；高带宽；扩展性强，灵活快速的服务重组；与现有以太网的兼容性；方便的管理等等。

(2)无线宽带通信的LTE技术。LTE是3G到4G的演变技术，能提供面向互联网的高速连接，数据传输距离最远可达100km。LTE的技术起点较高，采用了代表未来通信技术发展方向的OFDM/OFDMA、AAS、MIMO等先进技术，LTE结合了这些先进的技术，因此非常适合电力网覆盖范围广、接入节点量大、安全可靠性要求高等行业特点。

(3)宽带电力线上网技术（BPLC）。BPLC利用现有的利用电力线传输数据和话音信号，传输速率可达10M。将该技术应用于配网自动化系统进行数据传输具有非常好的应用前景，具有投资少见效快、与电网建设同步等优点。该技术还存在一些工程技术难题需攻关，例如如何解决当负载波动时保证数据传输的稳定性等。

三、研究内容

1、主要研究要点

本课题从通信与信息安全、信息模型构建、智能配用电海量信息分布式处理、智能配用电信息集成与互动决策技术、信息和通信的标准化与检测、智能配用电信息与通信技术集成与应用示范等几个方面进行研究，划分为6个任务，分别为：智能配用电高性能通信网技术及其信息安全、智能配用电CIM共源建模技术、智能配用电系统海量信息处理技术、标准化与分布式智能配用电信息集成与互动决策平台、智能配用电信息与通信标准化与检测技术、智能配用电信息及通信技术集成与应用示范。

(一)智能配用电高性能通信网技术及通信网络安全

（1）智能配用电通信架构研究。针对智能配用电网的大范围，分散的特点，互动、业务多样化趋势，考虑业务分区和对已有通信网络的影响，对电网通信网络整体结构进行研究，建立适应智能配用电未来发展需要的高效通信架构。

（2）智能配用电各层面通信技术。分析其中最具应用潜力的各种通信技术如工业以太网交换机、中压PLC、TD-LTE、XPON、宽带PLC和光纤复合低压电缆等在智能电网通信中的应用特点，研究适合智能电网应用的通信技术总体解决方案。

(3)智能配用电通信网与物联网互联性研究。研究物联网在智能配用电系统中信息感知、可靠数据传输、网络架构及信息智能管理和多级数据处理等方面的应用。

（4）通信网络安全性研究。研究不同分区的业务在同一平台传送过程中基于物理层面的隔离技术，以及基于MPLS，虚拟局域网（VLAN），QinQ（双层VLAN 标签）等技术的通信业务逻辑隔离研究，保证保障不同业务通过端到端独立传输，从而保障所传输信息的安全。研究三重搅动加密算法、AES加密算法等加密短发的业务安全研究；研究满足配用电通信全路径业务流量深度识别及网络分析（基于IEC 61968/61850）、控制及抗攻击技术与产品，识别并阻断各种非正常的业务流量。

（5）智能配用电通信网络智能运维技术研究。研究比较各种通信技术的维护成本，网络全领域设备统一管理，网络全领域业务的智能快速发放，远程运维和快速故障诊断与定位技术。

（二）智能配用电CIM共源建模技术

（1）分布式电源建模。根据分布式电源、储能装置和电动汽车等分布式电源和储能的机理和对电网的接口特性，建立其数字信息模型。

（2）配电网/微网整体建模。微网将是配电网组织结构的重要组成部分，不同于主网针对多种微电源形式还没有合适的通用模型。因此，需要针对不同的研究问题，对微电源中各单元的动态环节采用不同的简化方法，从而得到不同的模