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标题: 面向未来新型电力系统,构筑下一代高品质通信网络 [打印本页]

作者: vdianwang    时间: 2022-8-6 09:32
标题: 面向未来新型电力系统,构筑下一代高品质通信网络

电力行业关系国计民生和国家安全,电力通信网作为电力系统的关键基础设施,其安全性和可靠性对电力系统的安全稳定运行至关重要。建设一张安全可靠、技术领先、面向未来的下一代电力通信网,将为电力供应保障、构建新能源占比逐渐提高的新型电力系统提供有力支撑。

新型电力系统,对电力通信网络提出更高的要求

为应对能源需求不断增长、日益严峻的能源安全和气候环境挑战,全球普遍面临着能源转型、零碳转型和数字化转型,这三个转型都是长期的、艰巨的、复杂的系统性工程。构建新型电力系统是三元转型的关键,是实现能源经济性的重要基础,也是确保能源安全与连续性的关键手段。支撑源网荷储高效协同,实现电能流、碳排流、信息流和价值流的多维融合,推动全社会清洁、高效、可持续发展,数字化转型是必由之路。

我们认为,未来电力行业的普遍趋势是前端(包括厂站和线路等)无人化、少人化,即企业在不显著增加人力的前提下,通过数字化转型优化流程并调整人才结构,释放人力投入到创新及复杂业务,实现运营效率提升。业务侧“生产集控化、管理集约化”,支撑电力系统安全可靠、源网荷储高效协同、企业运营提质增效及管理敏捷创新。集团侧平台化、专业化,通过平台化推动持续创新;通过专业化积淀能力,通过体系化支撑,融管理于服务,融监督于服务。

在新能源占比逐渐提高的新型电力系统中,高比例新能源接入和大规模电力电子设备应用使得系统更加复杂,电网运行面临电力电量平衡的不确定性增大、系统惯量水平下降等挑战。电力企业需要统筹考虑高比例新能源发展和电力系统的安全稳定运行,加快电力系统数字化升级,以有效支撑源网荷储一体化发展。因此,需要构建更加坚强、弹性、多业务承载的电力通信网,实现新能源、柔性负荷的全面感知,在“可观、可测、可调、可控、可追溯”基础上,有效支撑生产作业、运行管理、运营管控,为电力系统安全稳定运行奠定坚实基础。

电力系统数字化,为构建新型电力系统铺设数字之路

电力系统数字化转型是一把手工程,需要从战略层面高度重视。在电力企业的中长期发展战略规划中,电力通信网络作为新型电力系统的神经网络,应纳入整体的体系规划建设中,并坚持统筹规划、系统推进。因此,需要加强组织领导,落实“一把手”工程,完善组织体系,确保各项工作有效投入,从战略统筹和长期发展的角度保障工作有序开展。

跨大区交直流混联及大量电力电子设备的使用,使得电力系统特性发生了深度变化,未来电力系统的规模和复杂程度前所未有,亟需通过“态势感知、广泛物联、数字孪生、智能计算”等数字化手段,来解决新型电力系统中存在的“间歇随机、海量离散、复杂多维、波动不可控”等问题,实现系统的实时动态平衡,从而更好地保障电能的安全供给和源网荷储四维高效互动。要实现这一切,首先需要建设一张坚强的电力通信网。

坚强的电力通信网,是支撑新型电力系统数字化的重要底座

根据2019年发布的强制性国家标准GB38755-2019《电力系统安全稳定导则》,电网定义了三道防线及对应的控制措施,作为电网安全稳定运行的基本保障。电网建设严格贯彻该标准,不断加强三道防线建设,配置和完善各种继电保护和稳控装置,防止事故连锁反应,从而有效避免大停电事故。

参考电网三道防线的设计思路,电力通信网也需要构筑电力通信安全的三道防线。

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第一道防线是采用高可靠的通信技术,如NHP(Native Hard Pipe,原生硬管道)网络,同时通信设备的关键部件采用冗余保护设计。当系统监测到电源、风扇、交换网板等器件异常时,冗余保护设计可立刻切换至备用器件,保证设备正常运行。

第二道防线是通信链路冗余保护。当通信链路发生故障,例如光纤损坏时,链路两端的通信设备通过协商,将业务切换到保护链路,快速恢复业务。

第三道防线是网络级冗余保护。为防止网络攻击等原因造成的通信网络大面积瘫痪,需建设两张独立的通信网络。当主用网络发生故障时,系统快速将业务切换至可用链路。网络级冗余保护将大幅提升电力核心业务在极端场景下的生存能力。

电力通信网作为数字电网的关键基础设施,应遵循分层分级的冗余设计原则。在实际应用中,为平衡安全性和成本投入,实现投资收益的最优化,电力通信网的冗余保护方式应根据输电线路的电压等级灵活配置。例如,对于110kV以上的高压、超高压、特高压输电线路,应考虑同时配置三道防线,即构建双平面的高可靠通信网络;对于35kV~110kV的高压输电线路,应在通信设备冗余保护和通信链路冗余保护的基础上,根据线路的重要性,灵活选择配置网络级冗余保护;对于配电通信网,应在配置通信设备冗余保护的同时,尽量实现通信链路冗余保护。

通过构筑设备级保护、链路级保护和网络保护三道防线,电力通信网将有效应对各种复杂场景下的设备、链路、网络故障,保证电力通信网的运行安全。

面向电力数字化的长期演进,电力通信网在保证安全的同时,还需要具备可扩展性。首先,网络带宽要足够大,以支撑新业务快速上线;其次,不同电力子系统之间需要物理隔离,新业务的上线不能对原有业务造成影响;最后,网络性能要满足各类电力业务的需求,如时延、抖动等。

基于NHP技术的多重冗余电力通信网,能够兼顾电力数字化对安全和面向未来演进的诉求,为电网建设“永不中断”的光通信网,确保在极端情况下至少有一路通信联接存在,是支撑新型电力系统数字化的重要底座。

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