新型電力系統(tǒng)終端通信網(wǎng)優(yōu)化方案研究

王浩成，宋厚營(yíng)，于 佳

（1.國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司連云港供電分公司，江蘇 連云港 222000；2.國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引言

踐行碳達(dá)峰碳中和，能源是主戰(zhàn)場(chǎng)，電力是主力軍。2021 年3 月，習(xí)近平總書記中央財(cái)經(jīng)委員會(huì)第九次會(huì)議指出，要構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，大力提升新能源消納和存儲(chǔ)能力［1-3］。

新型電力系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)是新能源為主體的電源結(jié)構(gòu)［4-5］。新能源單機(jī)容量小、數(shù)量多、布點(diǎn)分散、發(fā)電不穩(wěn)定的特性將對(duì)電力系統(tǒng)控制產(chǎn)生影響，現(xiàn)有通信系統(tǒng)已無(wú)法滿足相應(yīng)的控制和信息采集要求［6-8］。隨著新型電力系統(tǒng)的深入推進(jìn)，采集控制逐步向配用側(cè)延伸和下沉，海量數(shù)據(jù)需要實(shí)時(shí)匯聚和高效處理，通信系統(tǒng)需要具有更強(qiáng)的覆蓋能力、更實(shí)時(shí)的傳輸能力以及更大的容量［9-11］。

重點(diǎn)圍繞新型電力系統(tǒng)的新業(yè)務(wù)需求，針對(duì)終端通信網(wǎng)的覆蓋范圍、業(yè)務(wù)承載能力、靈活便捷性、技術(shù)安全性等方面提出優(yōu)化方案，滿足源網(wǎng)荷儲(chǔ)各環(huán)節(jié)精準(zhǔn)感知和控制需求，提升電網(wǎng)可觀測(cè)、可描述、可控制能力，為新型電力系統(tǒng)數(shù)字技術(shù)支撐體系落地打下基礎(chǔ)。

1 終端通信網(wǎng)現(xiàn)狀問(wèn)題分析

1.1 通信網(wǎng)現(xiàn)狀

終端通信網(wǎng)是從電力業(yè)務(wù)終端（如數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備（data terminal unit，DTU）、電能表、攝像頭等）到骨干通信網(wǎng)之間的所有通信設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)，覆蓋輸電、變電、配電、用電和用戶側(cè)等電網(wǎng)各環(huán)節(jié)，傳輸距離一般為幾百米到幾千米，具有業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景復(fù)雜、技術(shù)體制多樣、覆蓋范圍廣等特征，包含遠(yuǎn)程通信網(wǎng)和本地通信網(wǎng)［12］，終端通信的架構(gòu)如圖1所示。

圖1 終端通信網(wǎng)架構(gòu)Fig.1 Architecture of the terminal communication network

1.2 業(yè)務(wù)現(xiàn)狀

終端通信網(wǎng)承載的業(yè)務(wù)類型可歸納為控制類、非控制類兩大類業(yè)務(wù)，其中非控制類業(yè)務(wù)包含窄帶采集業(yè)務(wù)、寬帶采集業(yè)務(wù)兩類［13］。

1）控制類業(yè)務(wù)?？煽啃?、實(shí)時(shí)性、安全性要求高，時(shí)延為毫秒/秒級(jí)，帶寬需求不低于2.4 kbit/s，業(yè)務(wù)頻次為實(shí)時(shí)。遠(yuǎn)程通信以光纖為主。典型業(yè)務(wù)包括源網(wǎng)荷互動(dòng)、配電自動(dòng)化“三遙”、10 kV 分布式電源調(diào)控等。

2）窄帶采集業(yè)務(wù)。終端數(shù)量多、分布廣，帶寬需求1～200 kbit/s，業(yè)務(wù)頻次小時(shí)級(jí)/天級(jí)。遠(yuǎn)程通信以無(wú)線公網(wǎng)為主，本地通信技術(shù)以RS485、電力線載波為主。典型業(yè)務(wù)包括用電信息采集、輸電架空線路/電纜監(jiān)測(cè)等。

3）寬帶采集業(yè)務(wù)。帶寬需求不低于2 Mbit/s，流量持續(xù)穩(wěn)定，時(shí)延秒級(jí)。遠(yuǎn)程通信主要有無(wú)線公網(wǎng)和光纖通信兩種方式，本地通信以光纖通信、WiFi 為主。典型業(yè)務(wù)包括輸電線路巡檢、變電站視頻監(jiān)控等。

1.3 面臨的問(wèn)題

隨著新型電力系統(tǒng)的深入推進(jìn)，海量數(shù)據(jù)需要實(shí)時(shí)匯聚和高效處理，對(duì)終端通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋、業(yè)務(wù)承載、便捷接入、安全可控、規(guī)范管理等都提出了更高的要求［13-14］。

在網(wǎng)絡(luò)覆蓋方面，光纖專網(wǎng)建設(shè)難度大、投資成本高，導(dǎo)致分布式能源調(diào)控、配電自動(dòng)化等業(yè)務(wù)光纖專網(wǎng)覆蓋不足，無(wú)法支撐控制類業(yè)務(wù)向末端進(jìn)一步延伸。同時(shí)，部分偏遠(yuǎn)地區(qū)仍存在無(wú)公網(wǎng)覆蓋的情況。

在業(yè)務(wù)承載方面，各類新興采集業(yè)務(wù)增長(zhǎng)迅速，用電信息采集等傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的采集頻度及精度大幅提升，同時(shí)，新能源集中式、分布式并重模式和“雙高”（高比例清潔能源、高比例電力電子裝置）特性快速發(fā)展，源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)調(diào)控制、輸配微網(wǎng)多級(jí)協(xié)同下對(duì)通信的實(shí)時(shí)性和可靠性提出更高要求，本地通信網(wǎng)無(wú)法滿足高頻次、高精度和實(shí)時(shí)響應(yīng)要求，存在承載力不足等問(wèn)題。

在便捷接入方面，部分通信技術(shù)與業(yè)務(wù)過(guò)度綁定，導(dǎo)致部分場(chǎng)景的網(wǎng)絡(luò)接入擴(kuò)展性較差，無(wú)法實(shí)現(xiàn)“即插即用”，難以支撐分布式能源、可控負(fù)荷等業(yè)務(wù)靈活高效接入。

在安全可控方面，中壓配網(wǎng)涉控業(yè)務(wù)的遠(yuǎn)程通信網(wǎng)采用無(wú)線公網(wǎng)方式，其通信技術(shù)路線及安全防護(hù)政策不統(tǒng)一；部分業(yè)務(wù)本地通信網(wǎng)采用WiFi 和LoRa 技術(shù)，存在安全、自主可控等風(fēng)險(xiǎn)［15］。

在規(guī)范管理方面，終端通信網(wǎng)建設(shè)需求統(tǒng)籌不足，管理主體、流程、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。投資依賴于各專業(yè)配套資金，部分共用網(wǎng)絡(luò)建設(shè)無(wú)專項(xiàng)資金支持，專網(wǎng)建設(shè)整體性較差。

2 終端通信網(wǎng)優(yōu)化總體思路

2.1 終端通信網(wǎng)優(yōu)化的目標(biāo)

以支撐新型電力系統(tǒng)建設(shè)為目的，以“管理+技術(shù)”雙優(yōu)化為抓手，構(gòu)建“網(wǎng)絡(luò)全域覆蓋、業(yè)務(wù)全面支撐、終端高效接入、技術(shù)安全可控”的終端通信網(wǎng)，全方位滿足各類電力業(yè)務(wù)的通信接入需求，提升網(wǎng)絡(luò)承載能力、業(yè)務(wù)支撐能力和資源利用率，提高終端通信網(wǎng)的安全可靠性、經(jīng)濟(jì)適用性、管理科學(xué)性，為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)數(shù)字技術(shù)支撐體系提供重要基礎(chǔ)保障，服務(wù)能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)［16］。

在網(wǎng)絡(luò)全覆蓋方面，綜合運(yùn)用多種通信技術(shù)，優(yōu)化電力通信網(wǎng)的“最后一公里”，實(shí)現(xiàn)終端通信網(wǎng)全域覆蓋，支撐各類終端廣泛接入。

在業(yè)務(wù)全面支撐方面，全面支撐源網(wǎng)荷儲(chǔ)各環(huán)節(jié)深度感知和互聯(lián)，提高業(yè)務(wù)承載能力，滿足各類業(yè)務(wù)終端接入需求，加強(qiáng)專業(yè)融合，提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率。

在終端高效接入方面，提高本地通信的兼容性，規(guī)范本地通信網(wǎng)接入標(biāo)準(zhǔn)，支撐終端“即插即用”，支撐光伏、儲(chǔ)能、可控負(fù)荷等新業(yè)務(wù)終端快速接入。

在技術(shù)安全可靠方面，提升終端通信網(wǎng)的安全性，推動(dòng)自主可控技術(shù)和產(chǎn)品應(yīng)用，確保電力重要業(yè)務(wù)安全可靠運(yùn)行。

2.2 終端通信網(wǎng)優(yōu)化的總體思路

構(gòu)建“空天地一體、有線無(wú)線互補(bǔ)、寬窄帶融合”的終端通信網(wǎng)絡(luò)，全面提升通信網(wǎng)的支撐服務(wù)能力。在遠(yuǎn)程通信網(wǎng)方面，全面推進(jìn)加密無(wú)線虛擬專網(wǎng)承載控制類業(yè)務(wù)的規(guī)模應(yīng)用，試點(diǎn)北斗短報(bào)文、衛(wèi)星通信、無(wú)線自組網(wǎng)等通信技術(shù)；在本地通信網(wǎng)方面，開展基于雙模通信技術(shù)在低壓配網(wǎng)的應(yīng)用，試點(diǎn)無(wú)線局域網(wǎng)鑒別和保密基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)（wireless lan authentication and privacy infrastructure，WAPI）、工作于免許可頻段的5G 空中接口（5G newradio in unlicensed spectru，5G NR-U）、下行物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（down link internet of things，DL-IoT）等通信技術(shù)［17］，終端通信網(wǎng)優(yōu)化總體架構(gòu)如圖2 所示。

圖2 終端通信網(wǎng)優(yōu)化總體架構(gòu)Fig.2 Overall architecture diagram of terminal communication network optimization

3 低壓配網(wǎng)終端通信網(wǎng)優(yōu)化方案

3.1 低壓配網(wǎng)終端通信技術(shù)

低壓配網(wǎng)業(yè)務(wù)包括用電信息采集、站房監(jiān)測(cè)等傳統(tǒng)業(yè)務(wù)以及低壓分布式光伏、電動(dòng)汽車有序充電、需求側(cè)響應(yīng)、智慧用能、低壓配電監(jiān)測(cè)等新興業(yè)務(wù)。各類感知數(shù)據(jù)主要經(jīng)本地通信網(wǎng)匯聚到用采集中器、融合終端等采集設(shè)備，通過(guò)遠(yuǎn)程通信網(wǎng)回傳至主站系統(tǒng)。

本地通信網(wǎng)包括高效液相色譜法（highperformance liquid chromatography，HPLC）、推薦標(biāo)準(zhǔn)485（recommended standard 485，RS485）、小無(wú)線、遠(yuǎn)距離（long range，LoRa）、藍(lán)牙、，紫蜂等技術(shù)，以HPLC 通信技術(shù)為主。遠(yuǎn)程通信網(wǎng)包括2G/3G/4G/5G 等無(wú)線公網(wǎng)，以4G 通信技術(shù)為主［18］。其中低壓配網(wǎng)業(yè)務(wù)中遠(yuǎn)程通信技術(shù)占比如圖3 所示，低壓配網(wǎng)業(yè)務(wù)本地通信技術(shù)占比如圖4 所示。

圖3 低壓配網(wǎng)業(yè)務(wù)通信技術(shù)占比（遠(yuǎn)程通信）Fig.3 Proportion of low-voltage distribution network service communication technology（remote communication）

圖4 低壓配網(wǎng)業(yè)務(wù)通信技術(shù)占比（本地通信）Fig.4 Proportion of low-voltage distribution network service communication technology（local communication）

3.2 低壓配網(wǎng)優(yōu)化方案

采用“一強(qiáng)化、兩完善”方式開展終端通信網(wǎng)優(yōu)化。在遠(yuǎn)程通信網(wǎng)方面，強(qiáng)化加密無(wú)線虛擬專網(wǎng)應(yīng)用，以北斗短報(bào)文作為補(bǔ)充，有條件的地區(qū)可采用無(wú)線專網(wǎng)，支撐分布式光伏等新業(yè)務(wù)在偏遠(yuǎn)地區(qū)的應(yīng)用。在本地通信網(wǎng)方面，完善低壓配網(wǎng)新業(yè)務(wù)采集規(guī)約，支持電動(dòng)汽車充電樁、光伏控制器、低壓監(jiān)測(cè)單元等業(yè)務(wù)感知設(shè)備接入和即插即用［19］。通信方式應(yīng)與用采業(yè)務(wù)解耦，方便后續(xù)各類新業(yè)務(wù)的擴(kuò)展，支撐多專業(yè)應(yīng)用。完善HPLC 與本地?zé)o線技術(shù)等多模式的融合應(yīng)用，提升本地通信網(wǎng)性能，提高臺(tái)區(qū)高頻采集感知設(shè)備接入容量。

遠(yuǎn)程通信網(wǎng)，存量業(yè)務(wù)建議保持現(xiàn)狀；增量業(yè)務(wù)可按照以下方式應(yīng)用：有2G/3G/4G/5G 等無(wú)線公網(wǎng)覆蓋的區(qū)域，采用加密無(wú)線虛擬專網(wǎng)方式，2G/3G 將逐漸向4G/5G 過(guò)渡，有條件的地區(qū)可采用無(wú)線專網(wǎng)。無(wú)線公網(wǎng)和無(wú)線專網(wǎng)未覆蓋區(qū)域采用北斗三號(hào)短報(bào)文方式。遠(yuǎn)程通信網(wǎng)優(yōu)化方案如圖5 所示。

圖5 遠(yuǎn)程通信網(wǎng)優(yōu)化方案Fig.5 Optimization scheme of remote communication network

本地通信網(wǎng)優(yōu)化方案：存量業(yè)務(wù)中采用電力線通信（power line communication，PLC）通信方式的，逐步升級(jí)為高速電力線載波（high speed power line carrier，HPLC）或HPLC 和高速無(wú)線通信（high speedradio frequency，HRF）雙模通信方式。增量業(yè)務(wù)可按照以下方式應(yīng)用：升級(jí)相關(guān)的融合終端、集中器和低壓配網(wǎng)感知設(shè)備的通信規(guī)約，添加分布式光伏、充電樁、低壓監(jiān)測(cè)單元等新興業(yè)務(wù)感知設(shè)備的采集控制字段和流程，支持低壓配網(wǎng)新業(yè)務(wù)采集控制應(yīng)用；擴(kuò)展HPLC 通信規(guī)約和模塊接口規(guī)約，支持臺(tái)區(qū)新興業(yè)務(wù)感知設(shè)備即插即用、入網(wǎng)即采。對(duì)于超過(guò)300 個(gè)感知設(shè)備的低壓配網(wǎng)臺(tái)區(qū)，采用HPLC+HRF 的雙模通信方案，提升低壓配網(wǎng)本地通信網(wǎng)高頻采集能力；低于300 個(gè)感知設(shè)備的低壓配網(wǎng)臺(tái)區(qū)，采用HPLC通信方案［20］，本地通信網(wǎng)優(yōu)化方案如圖6 所示。

圖6 本地通信網(wǎng)優(yōu)化方案Fig.6 Optimization scheme of local communication network

3.3 低壓配網(wǎng)安全方案

低壓配網(wǎng)生產(chǎn)大區(qū)業(yè)務(wù)，例如分布式光伏直采直控業(yè)務(wù)，需要根據(jù)國(guó)能安全〔2015〕36 號(hào)文件要求進(jìn)行安全防護(hù)。在主站側(cè)設(shè)置安全接入?yún)^(qū)；在加密無(wú)線虛擬專網(wǎng)方面，4G 接入點(diǎn)名稱（access point name，APN）采用雙向鑒權(quán)、空口加密、信令面完整性保護(hù)、IPsec 傳輸加密、APN 隔離等措施，保障網(wǎng)絡(luò)傳輸安全；終端側(cè)采用雙向認(rèn)證、機(jī)卡綁定、局域網(wǎng)地址（media access control addres，MAC）地址綁定等措施，保護(hù)業(yè)務(wù)接入安全；5G 軟切片在4G APN 基礎(chǔ)上，增加了數(shù)據(jù)面完整性保護(hù)、密碼位數(shù)增強(qiáng)、用戶隱私保護(hù)等措施，進(jìn)一步增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)安全性，低壓配網(wǎng)安全方案如圖7 所示。

圖7 低壓配網(wǎng)安全方案Fig.7 Security scheme of low-voltage distribution network

4 中壓配網(wǎng)終端通信網(wǎng)優(yōu)化方案

4.1 中壓配網(wǎng)終端通信技術(shù)

在中壓配網(wǎng)終端通信網(wǎng)應(yīng)用方面，綜合考慮通信帶寬、時(shí)延、可靠性（含網(wǎng)絡(luò)管理、資源保障、物理破壞風(fēng)險(xiǎn)）等通信性能，光纖專網(wǎng)、5G 硬切片、5G 軟切片滿足主要中壓配網(wǎng)業(yè)務(wù)（其中光纖專網(wǎng)可靠性最高），無(wú)線專網(wǎng)除配網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)外均適用，4G APN除毫秒級(jí)精準(zhǔn)負(fù)荷控制、配網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)等低時(shí)延高可靠業(yè)務(wù)外均適用，中壓通信技術(shù)的占比情況如圖8所示。

圖8 中壓配網(wǎng)業(yè)務(wù)通信技術(shù)占比Fig.8 Proportion of medium-voltage distribution network service communication technology

4.2 中壓配網(wǎng)優(yōu)化方案

電網(wǎng)一次線路新建/遷改時(shí)，宜同步建設(shè)光纖專網(wǎng)。存量業(yè)務(wù)建議保持現(xiàn)狀，增量業(yè)務(wù)可按照以下方式應(yīng)用，具體如圖9 所示。

圖9 中壓配網(wǎng)優(yōu)化方案Fig.9 Optimization scheme of medium-voltage distribution network

1）控制類業(yè)務(wù)：配電自動(dòng)化“三遙”、配網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)、配網(wǎng)區(qū)域保護(hù)業(yè)務(wù)，重要用戶（特級(jí)、一級(jí)、二級(jí)重要用戶）和核心區(qū)（A+、A 類供電區(qū)）以光纖專網(wǎng)（或無(wú)線專網(wǎng)）為主，5G 硬切片為輔。一般用戶、非核心區(qū)域、配電自動(dòng)化“三遙”以4G APN、5G 軟切片（或無(wú)線專網(wǎng)）為主、光纖專網(wǎng)為輔；配網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)、配網(wǎng)區(qū)域保護(hù)以5G 軟切片（或無(wú)線專網(wǎng)）為主，光纖專網(wǎng)為輔。毫秒級(jí)精準(zhǔn)負(fù)荷控制業(yè)務(wù)，應(yīng)采用光纖通信。分鐘級(jí)負(fù)荷控制、10 kV 分布式電源調(diào)控業(yè)務(wù)，以4G APN、5G 軟切片為主，光纖專網(wǎng)（或無(wú)線專網(wǎng)）為輔。

2）非控制類業(yè)務(wù)：以4G APN、5G 軟切片為主，光纖專網(wǎng)（或無(wú)線專網(wǎng)）為輔。

4.3 中壓配網(wǎng)安全方案

當(dāng)前，光纖專網(wǎng)、無(wú)線專網(wǎng)可以安全承載控制類業(yè)務(wù)，并規(guī)?；瘧?yīng)用。本方案重點(diǎn)分析加密無(wú)線虛擬專網(wǎng)承載控制業(yè)務(wù)的安全性，其中4G APN 采用雙向鑒權(quán)、空口加密、信令面完整性保護(hù)、IPsec 傳輸加密、APN 隔離等措施，保障網(wǎng)絡(luò)傳輸安全；終端側(cè)采用雙向認(rèn)證、機(jī)卡綁定、MAC 地址綁定等措施，保護(hù)業(yè)務(wù)接入安全；5G 軟切片/硬切片在4G APN 基礎(chǔ)上，增加了數(shù)據(jù)面完整性保護(hù)、密碼位數(shù)增強(qiáng)、用戶隱私保護(hù)等措施，進(jìn)一步增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)安全性。在采用上述措施基礎(chǔ)上，主站側(cè)設(shè)置安全接入?yún)^(qū)，加密無(wú)線虛擬專網(wǎng)可承載涉控類業(yè)務(wù)，中壓配網(wǎng)安全方案如圖10 所示。

圖10 中壓配網(wǎng)安全方案Fig.10 Security scheme of medium-voltage distribution network

5 變電站終端通信網(wǎng)優(yōu)化方案

5.1 變電站終端通信技術(shù)

變電站側(cè)控制類業(yè)務(wù)包含保護(hù)、測(cè)控、穩(wěn)控等，均通過(guò)光纖方式接入；非控制類業(yè)務(wù)包括一次設(shè)備在線監(jiān)測(cè)、動(dòng)環(huán)監(jiān)測(cè)、消防監(jiān)測(cè)、機(jī)器人巡檢、視頻監(jiān)控等，主要通過(guò)以太網(wǎng)、RS485、LoRa、WiFi 等通信方式接入，終端業(yè)務(wù)通信技術(shù)占比如圖11 所示?！笆奈濉蹦淮卧O(shè)備在線監(jiān)測(cè)、動(dòng)環(huán)監(jiān)測(cè)、機(jī)器人巡檢等業(yè)務(wù)將有較大增長(zhǎng)，對(duì)無(wú)線通信覆蓋有迫切需求，目前變電站應(yīng)用的無(wú)線技術(shù)存在自主可控及安全問(wèn)題。

圖11 變電站終端業(yè)務(wù)通信技術(shù)占比Fig.11 Proportion of substation terminal service communication technology

5.2 變電站終端優(yōu)化方案

變電站控制類業(yè)務(wù)終端通信網(wǎng)仍采用光纖技術(shù)，非控制類業(yè)務(wù)采用“一統(tǒng)籌、兩提升”方式開展終端通信網(wǎng)優(yōu)化，如圖12 所示。優(yōu)化點(diǎn)1：統(tǒng)籌變電站終端通信網(wǎng)的規(guī)劃與建設(shè)，減少重復(fù)投資；通過(guò)應(yīng)用安全性更高的WAPI、非授權(quán)頻譜上的LTE（LTEUnlicensed，LTE-U）、5G NR-U 寬帶無(wú)線技術(shù)來(lái)滿足巡檢機(jī)器人等移動(dòng)業(yè)務(wù)需求，提升變電站寬帶無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的安全性。優(yōu)化點(diǎn)2：通過(guò)應(yīng)用自主可控的DL-IoT 技術(shù)使難以布線的傳感器接入，提升變電站窄帶無(wú)線通信技術(shù)自主可控及網(wǎng)絡(luò)便捷接入水平。

圖12 變電站終端業(yè)務(wù)優(yōu)化方案Fig.12 Optimization scheme of substation terminal service

存量業(yè)務(wù)：采用光纖、以太網(wǎng)、RS485 等有線通信方式承載的業(yè)務(wù)保持現(xiàn)狀，對(duì)采用LoRa 窄帶無(wú)線技術(shù)及WiFi 寬帶無(wú)線技術(shù)的存量業(yè)務(wù)依據(jù)相關(guān)規(guī)范加強(qiáng)防護(hù)。

增量業(yè)務(wù)：新建/改造變電站按照“一統(tǒng)籌、兩提升”方式，同步開展變電站終端通信網(wǎng)建設(shè)。

5.3 變電站終端安全方案

變電站二次系統(tǒng)宜采用自主可控的通信協(xié)議，通信協(xié)議宜支持身份認(rèn)證功能；采用無(wú)線傳輸?shù)耐ㄐ艆f(xié)議應(yīng)支持身份認(rèn)證和數(shù)據(jù)加密功能，安全方案如圖13 所示。

圖13 變電站終端業(yè)務(wù)安全方案Fig.13 Security scheme of substation terminal service

6 輸電終端通信網(wǎng)優(yōu)化方案

6.1 輸電終端通信技術(shù)

當(dāng)前，輸電架空線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)、電纜狀態(tài)監(jiān)測(cè)等窄帶采集業(yè)務(wù)通過(guò)本地通信網(wǎng)接入?yún)R聚設(shè)備，并由無(wú)線公網(wǎng)回傳，或直接回傳至主站。輸電架空線路圖像及視頻監(jiān)拍等寬帶采集業(yè)務(wù)通過(guò)無(wú)線公網(wǎng)回傳至主站，輸電終端的通信技術(shù)占比如圖14 所示。

圖14 輸電終端通信技術(shù)占比Fig.14 Proportion of transmission terminal communication technology

“十四五”末，輸電架空線路及電纜通道狀態(tài)監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)將大幅增長(zhǎng)，業(yè)務(wù)終端分布的范圍更廣，需要解決偏遠(yuǎn)地區(qū)、電纜管廊、纜溝等環(huán)境下無(wú)線公網(wǎng)信號(hào)覆蓋弱等問(wèn)題。

6.2 輸電終端業(yè)務(wù)優(yōu)化方案

輸電線路場(chǎng)景：遠(yuǎn)程通信網(wǎng)以加密無(wú)線虛擬專網(wǎng)為主，衛(wèi)星/北斗短報(bào)文和光纖為輔。針對(duì)無(wú)線公網(wǎng)未覆蓋區(qū)域，窄帶采集業(yè)務(wù)選用北斗短報(bào)文方式；寬帶采集業(yè)務(wù)優(yōu)先采用LTE 自組網(wǎng)方式接入無(wú)線公網(wǎng)或電力光纖網(wǎng)絡(luò)，可選用低軌寬帶通信衛(wèi)星或者同步通信衛(wèi)星方式作為補(bǔ)充，輸電終端業(yè)務(wù)優(yōu)化方案如圖15 所示。

本地通信網(wǎng)：以自主可控本地?zé)o線為主，有線通信為輔。

輸電管廊和纜溝場(chǎng)景：遠(yuǎn)程通信網(wǎng)以加密無(wú)線虛擬專網(wǎng)為主，在條件允許情況下，管廊可采用光纖通信。纜溝可采用NB-IoT 通信；本地通信網(wǎng)以有線為主，WAPI、自主可控本地?zé)o線為輔。

增量業(yè)務(wù)參照優(yōu)化方案進(jìn)行建設(shè)，存量業(yè)務(wù)保持現(xiàn)狀。

6.3 輸電終端業(yè)務(wù)安全方案

輸電側(cè)傳感器和節(jié)點(diǎn)裝置應(yīng)具備固件完整性查詢功能；節(jié)點(diǎn)裝置應(yīng)具備網(wǎng)絡(luò)阻斷與重置功能，防范裝置違規(guī)外聯(lián)等惡意行為；若傳感器采用光纖通信，須通過(guò)防火墻接入信息內(nèi)網(wǎng)；采用無(wú)線通信的，接入節(jié)點(diǎn)需采用安全芯片，并通過(guò)安全接入平臺(tái)接入信息內(nèi)網(wǎng)，輸電終端安全方案如圖16所示。

圖16 輸電終端業(yè)務(wù)安全方案Fig.16 Security scheme of transmission terminal service

7 結(jié)束語(yǔ)

新型電力系統(tǒng)給電力通信帶來(lái)更大的挑戰(zhàn)，分析新型電力系統(tǒng)下傳統(tǒng)業(yè)務(wù)提升對(duì)通信要求的提升和新業(yè)務(wù)對(duì)通信的新需求，調(diào)研當(dāng)前電力通信網(wǎng)中終端通信網(wǎng)的現(xiàn)狀，查找當(dāng)前通信網(wǎng)各層次從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)安全等方面的不足，提出現(xiàn)有電力通信網(wǎng)性能提升的重點(diǎn)方向和具體方案，歸納適應(yīng)新型電力系統(tǒng)的總體通信解決方案。實(shí)現(xiàn)了配網(wǎng)運(yùn)行業(yè)務(wù)差異化承載，達(dá)到實(shí)施和維護(hù)難度小、經(jīng)濟(jì)性好的效果，為保障源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)調(diào)互動(dòng)以及保障能源新業(yè)態(tài)、新模式發(fā)展奠定基礎(chǔ)。