4G通信技术在智能电网领域的应用实践

4G通信技术在智能电网领域的应用实践中国科学院•上海微系统与信息技术研究所中科院南京宽带无线移动通信研发中心赵宇(主任)目录-2-引言：宽带改变智能电网4G通信技术的优越性应用实践经验分享未来2~3年展望引言-3-视频会议3G上网移动应用对更高传输带宽的需求，推动了各项基础设施的发展，进一步拉动了互联网、移动网、广播网的发展和融合。变革背后的力量：处理信息种类和数量不断膨胀，相互关联并催生更多新应用。量变引发了质变！量变-质变：宽带改变生活！宽带改变智能电网-4-高速、实时、双向的信息通信精细化、智能化管理与决策数据采集与控制智能电网近五年来通信资源及设备数量至少翻了两番；220KV及以上变电站光纤覆盖构成骨干网；多种接入方式，丰富了电力应用；宽带发展的良好基础：“坚强”和“智能”是坚强智能电网的基本内涵以坚强网架为基础以通信信息平台为支撑以智能控制为手段通信信息平台发展现状-5-配电自动化骨干层配电自动化接入层用电信息采集远层通信网业务介绍电力通信光纤骨干网220/110/35KV变电站通信方式配电通信网开关站、环网柜、柱上开关、分支箱、用户分界隔离开关光纤、公网、中压电力通信线有线通信无线通信用电信息采集本地通信网用户接入网表计采集器集中器集中器采集器光纤、电力通信线(宽带、窄带)、微功率无线10KV配变10KV配变表计通信枢纽中心图例配电自动化主站配用电通信管理一体化平台配电通信网管理平台调度通信监控中心配电自动化应用比例不足9%---国网“十二五”智能电网规划资料传输通道瓶颈！开关TVFTU目录-6-引言：宽带改变智能电网4G通信技术的优越性应用实践经验分享未来2~3年展望无线通信技术演进-7-4G技术国内主流标准：TDDLTE4G技术国外主流标准：FDDLTE带宽速率移动性年代4G通信技术的优越性第四代移动通信系统(4G)主要是以正交频分复用（OFDM）为技术核心其特点是网络结构高度可扩展，具有良好的抗噪声性能和抗多信道干扰能力适用于无线、有线等不同通信介质环境各类标准较为成熟，基于全IP化管理，设备互通性好-8-AMC自动编码调制FEC前向纠错机制HARQ混合自动重传OFDM正交频分复用ARQ自动重传请求4G技术之行业应用-9-随着高清监控前端等高带宽的应用，4G技术为行业应用增光添彩目录-10-引言：宽带改变智能电网4G通信技术的优越性应用实践经验分享未来2~3年展望战略合作-11-成功联合申报2011年科技成果重大转化项目成功合作参与863项目：新型电力传感应用、信息感知与高效通信技术中科院与国网公司合作重点项目：中科院十二五规划，把智能电网列为重大方向，重点支持中科院与国网公司2010年7月共同签署了战略合作协议研究工作重点-12-组网模式战略需求：具备多跳链状、自组织的新型宽带网网络结构：固定蜂窝结构-动态按需组网专业化定制：抗干扰、频谱自适应、多业务模式线性多跳组网光载无线发展需求技术难题技术途径频谱感知载波聚合频谱利用业务支撑覆盖优化自组网技术故障自恢复IP业务透传NAT解析QoS用户调度多终端接入高效率功放多天线技术中科院现有技术基础-13-新一代宽带无线技术多模式，自组织组网技术全网无线资源动态管理调度多基站自同步技术自主知识产权频谱感知与共享技术跳频，干扰协调与避免技术OFDMA和DFT-S-GMC多址技术应用出发点与发展策略无线公网(GPRS/CDMA)电力线载波通信光纤通信230MHz电台特点策略赛车：速度快、综合造价昂贵出租车：费用低但关键时候无保障，停运或拒载，偏远地区打不到老爷车：30多年历史，自主运营自行车：穿街走巷，自由灵活搭便车：光载无线逐步取代注入新技术提高频谱利用率无线专网技术MVP：多用途、效率高大力发展，自主创新重点应用领域及解决方案-15-配用电接入解决方案输电线路监控解决方案输电线路监控解决方案特点-16-IVIIIIIIV低延时高带宽高可靠性频率自适应网络自愈合高效可调度的多跳链状传输针对传感、传送两层网络设计速率自适应支持频段230M~3.8GHz最大可跨越4个故障节点支持极限状态下SOS消息最大支持50跳支持重点监控点的视频调度全IP化网络具备传感器微功率无线接入功能正常工作状态速率6~10Mbps.个别节点损毁时，维持链路速率3-5Mbps节点损毁情况严重，维持链路速率1-2Mbps多跳自组织网（1/2）线性多跳网络-17-时隙1：状态信息时隙2：控制信号变电站故障杆塔报告控制中心控制跳过损毁节点控制中心网络已恢复，故障节点已定位正常工作模式恢复模式（2/2）光载无线网络-18-18位于变电站的中心基站通过OPGW光纤连接多个远端单元，覆盖更远、布置更方便每个远端单元使用无线连接，与覆盖区域内的所有无线终端实时交互数据无线终端具有丰富的接口，可通过串口、网口、微功率无线等方式采集监控数据无线覆盖半径一般为5~10Km远距离光模块，两点传输可达40km~80km支持多级级联实验室测试验证-19-传输可靠无丢包灌包流量稳定调制方式吞吐量（单向）QPSK1/25.5Mbps16QAM1/211Mbps16QAM3/416.5Mbps工程线路－青海湖750KV-20-……日月山变摄像头运动传感器覆冰传感器压力传感器气象传感器MiWAVE设备乌兰变工程线路华北电力示范项目-21-（进行中）六合一微气象单元高清视频监控单元太阳能供电单元降噪处理配用电接入解决方案特点-22-无线有线（PLC）自动子载波扣除，规避窄带干扰，平滑升级，保护现有投资提高230M频谱利用率发挥Sub-1GHz频段（230M、433M、780M等）低功耗灵活覆盖优势采用阻抗自适应匹配、信道预均衡算法、降噪处理，提高传输的可靠性和稳定性更加灵活的组网协议卡接式结合滤波器，免停电施工信道预均衡阻抗自适应匹配试验案例1-南京天景山变电站-23-基站设备终端设备试验案例2–南通中压PLC试验-24-七彩城变电所友谊公寓配电室主载波设备从载波设备配电终端卡接式结合滤波器三相电缆逐步完善的产品系列-25-高带宽，三扇区基站60Mbps；组网灵活，支持多种拓扑结构，支持语音、视频、图像数据等业务业务配置灵活，上下行带宽可调安全可靠，支持可定制的加密方式三扇区基站单扇区基站塔放/RRU天线直放站标准型车载式小型化终端背负式网管系统支持1.25M~8M带宽频段230MHz数据吞吐量10Mbps支持350Km/h高速车载应用集成WiFi、视频编码器、GPS模块基站系列终端系列目录-26-引言：宽带改变智能电网4G通信技术的优越性应用实践经验分享未来2~3年展望未来2~3年展望（1）-27-•输电线路监控应用前景广阔，质、量并增站控层物联网，尤其是无线传感网（WSN）的发展，使采集设备集中接入更容易传输层传感层基于OPGW光纤网络和无线覆盖、多跳、MESH方式的CMA设备应用更广泛统一后台接口，使数据信息处理更全面，功能更完善；跨区气象检测及预测更准确、视频侦测识别更智能未来2~3年展望（2）-28-•配用电领域各种应用百花齐放•多种接入方式因地制宜，各取所长•受限无线频段资源缺乏，集中高速传输仍是瓶颈230M窄带光纤PLC微功率3G无线专网愿与各界朋友鼎立合作，共同推进智能电网通信信息平台的发展！