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电力通信科技发展规划

　　0引言
　　电力通信网作为现代电网和支撑企业信息化的重要基础设施，已全面深入地融入智能电网的发电、输电、变电、配电、用电及调度等各个环节及信息支撑平台中，是实现“电力流、信息流、业务流”三流合一的重要纽带[1-10]。电力通信技术发展战略服务于电力通信网络的建设与发展，关注电力通信领域全局性和战略性科技计划。电力通信技术发展战略研究坚持战略性、前沿性和前瞻性，以支撑建设具有中国电力特色的智能电网为研究主线，围绕电网技术领域的相关战略重点开展分析研究工作，特别强调突出需求导向等原则。
　　1回顾
　　“十一五”在公司科技发展规划的指导下，电力通信科研工作紧密围绕电网和公司发展，开展先进、适用的关键通信技术研究，切实解决电力生产中的通信疑难问题，同时研究整合各级通信资源，优化网络结构配置，不断提高通信网的服务保障能力。电力通信技术水平和自主创新能力显著提升，在成果创造、产业培育、新技术推广和人才培养等方面取得了突出成绩，科技支撑和引领作用逐渐显现。电力行业“十一五”期间的科技投入主要在大电网安全与控制技术、输变电技术、电网信息和通信支持技术等若干领域，其中“电网信息和通信支持技术”是“十一五”期间的重点投入领域之一。“十一五”期间，电力行业立项的较重大的通信科技项目涵盖通用通信技术、电力特有通信技术和综合通信技术三大领域，其中特有技术和综合技术所占比例超过四分之三，体现了对原创性技术的支持；立项的一般通信科技项目中，综合技术比例较大。
　　“十一五”期间，电力通信技术研究工作成绩显著。通过专题研究，解决了许多现场疑难杂症及标准规范的编制问题，获得了多项电力科技进步奖。通过工频通信技术的研究，开发了高可靠性的可穿越变压器的工频通信装置，并成功应用于现场的数据传输；通过电力线通信技术的研究，提出了自适应频段选择、信道质量检测和组网等技术，完成了基于混合线路载波组网通信和基于配电线屏蔽层载波组网通信配网自动化系统的试验；研制了系列电力线数据传输装置和相关耦合设备；•51•形成了OPGW全套科研、试验检验和系统设计能力；形成了OPGW抗覆冰损伤性能的质量检测技术及标准；形成了OPGW抵御覆冰灾害的综合解决方案；形成了OPGW应用于特高压环境的质量检测技术。同时，在综合网管、资源管理、线路保护倒换应用、智能调度支持、超长距离传输、无线通信应用、视频监控、下一代网络、软交换等领域开展了探索性工作。
　　“十一五”期间，电力通信科研工作也存在一些不足。电力特种光缆型谱、OPGW抗雷击、抗腐蚀等技术研究有待深化；OPPC技术还需加快研究和试点应用，并拓展应用范围；低压特种光电缆技术的应用研究刚刚起步，延伸到低压用户的光电缆运营模式和综合解决方案尚需深入研究。跟踪国外宽带高速载波通信先进技术，进行自主研发；中低压配电网载波,包括BPLC需要深化研究解决实际通信中的稳定性不高、传输距离短等实用化问题。进一步结合电网实际需求，加强先进、适用的光通信技术应用研究，解决电力骨干传输网远距离、大容量、高速传输的需求，探索网络技术在电力关键业务信号传输中的应用；加大光接入网技术在配用电领域的应用研究；重视研究各种无线通信技术包括卫星、微波、新型无线宽带城域网技术、各种短距离无线通信技术、3G/4G等下一代无线公网技术在智能电网中的应用研究。通信网络结构需要从提高网络可靠性、安全性出发进行优化和不断加强。重要业务缺少备用路由，可靠性不高，部分重要节点光缆路由单一，存在安全隐患。面向智能电网的通信体系问题、集成通信网技术、通信业务信息模型、接口规范、业务仿真等一系列技术尚待研究探讨。数字同步网缺乏统一的网络规划和设计，全网基准时钟信号分配不合理，没有体现基准性和统一性，造成业务传输稳定性降低。网络管理系统仍然存在模式不统一、功能不统一、数据不统一的问题，导致各级系统互联互通难以实现。通信新技术应用缺乏深入研究。互联网、3G/4G等公网通信资源在智能电网中的应用及其接入的安全问题，有待深入研究。
　　“十一五”期间，电力通信技术研究的特点表现在：研究内容紧跟通信技术发展方向，研究课题与电力业务需求结合紧密，注重解决电力生产中的重点、难点通信问题，验证性研究居多而自主创新性研究偏少，部分项目研究内容相似或重复。
　　2现状
　　国外发达国家注重开展光纤通信技术在电网控制和运行维护中的应用研究，光纤通信技术在各级通信网络中得到应用。无源光网络技术在电力通信专网有少量应用。注重无线通信技术在电网业务中的应用研发及电力特殊场合的应用。利用GSM和GPRS技术实现采集、监控等领域业务应用。欧美发达国家研究并大规模应用WiMAX、3G/LTE等宽带无线技术在电网数据监测控制中的应用；日韩等国家开展了超宽带无线电技术、无线传感器网络等新技术在解决特殊环境下电力设施的监测应用。开展廉价微小卫星通信技术和高空大气平流层浮空器通信技术的研究，并应用在电网的试点建设中。国外特种光缆技术起步较早，发展迅速，欧美等国家进行了较深入的研究，IEEE和IEC分别制订了相关技术标准，对光缆产品质量检测进行了规范，尤其对ADSS和OPGW描述详细，加速了特种光缆在全球电力系统应用的步伐。对电力线通信研究已有数十年历史。近年来，在高压输电线载波领域，研制了速率达百kbit/s的载波机，并已经投入应用。在中低压宽带PLC方面，拥有宽带电力线通信的核心通信算法、通信协议，开发出速率达200Mbit/s以上的电力线通信芯片，在户内联网、宽带接入等方面得到应用，并将电力线宽带技术引入到配电自动化、工业控制、用电信息采集等领域。将电力特有通信技术与通用通信技术相结合的综合通信网技术研究，通信网与电网的一体化趋势进一步加强。美国电科院研究并提出了综合能源通信体系架构IECSA，作为未来电网及电力通信网的发展与建设框架蓝图，强调了通信在未来电网架构中的作用，并有针对性的进行通信技术的研究。国外发达国家结合国情，综合应用光纤、无线公网技术构建配用电通信网络，应用较多，比较成熟。应急通信方面，在灾害条件下利用公网通信资源传输电力业务的应用未见报道。国内开展了无线光通信技术在电力系统的应用研究、特高压电网超长站距光传输关键技术的应用研究、SDH光纤通信在电力系统应用研究、光纤通道传输继电保护技术研究、多业务光传输平台/光切换/密集波分/无源光网络等新型光通信技术的研究和试点。
　　在局部开展了自动交换光网络等新技术的应用和试点，开展了EPON技术在配网自动化、用电信息采集等领域的应用试点。在大范围组网及应用方面，需要尽快深入研究和开展试点示范工程。部分电力公司在无线办公、线路设备检修、应急通信、线路建设等方面已开展过无线局域网、公网无线通信的应用研究。目前国内电力负荷管理系统和大用户远程抄表也采用了GPRS/CDMA公网通信技术。国内还进行了ADSS工程应用技术研究、OPGW接地方式的研究、OPGW运行安全性技术研究、OPGW覆冰安全性能研究，输电线路地线系统的综合设计技术研究，光纤复合相线在电网中的应用研究等。高压输电线载波高速传输技术研究较少。中低压配电线载波技术已有十几年的研究和应用，但由于我国配电网的复杂性，目前技术水平和应用效果仍待提高，在关键技术如窄带载波自适应、自组网技术，宽带载波核心芯片技术等领域有待突破。配电网工频通信等特殊电力线技术的应用研究还需进一步深化。目前开展了信息通信技术网络模式的深入研究，时间同步、时钟同步等方面的综合研究并在部分地区进行了推广应用，骨干光纤传输网络结构的优化及网络评估技术研究，综合利用光纤、电力线通信、无线公网、无线专网等多种方式开展配网通信系统的研究，实现自动抄表、配网管理、用户双向通信等功能。同时还开展了灾害条件下利用公网通信资源传输电力业务的应用研究。
　　3发展展望
　　发展思路
　　电力通信总体发展思路将瞄准通信服务于智能电网的重大战略需求，针对制约电网建设、运行、管理与发展的重大通信技术问题，以构建先进适用的电力通信技术体系和坚强、灵活、高效、安全的通信网络体系为目标，系统地开展智能电网通信关键技术攻关与集成创新研究，通过建立完备的“通信标准”、“试验检验”和“通信安全”三大支撑体系，构建两大通信平台，即坚强、高效的传输和交换通信平台以及安全、灵活的接入和互动通信平台，完成相关示范工程建设并推广应用，实现在“新理论、新技术、新装备”的创新与突破，为公司和电网发展方式转变提供坚强的通信技术支撑。“十二五”期间，在电力通信技术方面，将围绕构建先进适用的电力通信技术体系和坚强、灵活、高效、安全的通信网络体系的需求，针对骨干通信网络演进、配网通信技术水平不高、电力通信信息化水平较低、支撑网建设不完善等问题，以通信网络智能化建设为重点，以提升电力通信试验测试与仿真分析技术为支撑，攻克包括通用技术和特有技术的十几项关键技术，形成电力信息与通信技术标准体系，建设或提升电力特种光电缆及电力通信网络系统仿真与测试检验能力，完成电力光纤到户、智能小区、电力物联网应用等示范工程，提高配网光纤覆盖率，为满足智能电网对骨干传输和配用电通信的需求提供坚强支撑。电力通信网是连接电网各个感知终端和采集终端，实现信息传输和“感知”电网的重要神经系统。随着光通信技术、无线技术和物联网技术的迅速发展，未来的各种网络将经历从隔离到互通、从互通到协同的演进，通过网络间的融合与协同，对分离的、局部的优势能力与资源进行有序整合，从而最终使通信系统拥有自管理、自发现、自规划、自调整、自优化等一系列的新功能，但想真正拥有无处不在、无所不能的智能性网络，在技术和实现上还有很长的路要走。
　　重点方向
　　总体战略发展目标的实现，需要结合公司及电网发展的战略需求，研究智能电网各个环节的通信业务需求，解决基础性、系统性、关键性的通信技术。“十二五”期间，电力通信技术领域将在高速光通信、宽带无线通信、电力特种光缆、电力物联网、智能感知和智能电网业务仿真等方面开展技术和应用研究，以形成一批具有自主知识产权的创新性研究成果,力争突破并达到行业国际领先技术成果。加强光通信技术、无线通信技术、网络感知技术等前沿技术的应用研究，突出通信与信息、电力专网与公共通信网的融合、集成与应用，全面支撑智能电网信息通信业务的发展，为电力通信发展做好技术与人才储备。突破电力线通信窄带低速的瓶颈，解决电力特种光缆在输配电及智能电网应用中的关键技术问题，形成一批电力特有通信技术原始创新成果，提升电力特有通信技术领域的原始创新能力。通过研究配电网分层通信体系架构，形成涵盖城域—社区—家庭的分层通信体系，进一步构建智能配电网统一通信支撑平台。突破物联网关键核心技术，进入行业乃至国际的网络融合和物联网科技创新链，并在重要环节形成科技创新链的竞争优势。建成完善的电力通信试验、检测、仿真和评估测试环境，进一步提升电力特种光缆试验能力，具备参与国际标准研发能力，形成公司系统完善的电力通信标准体系和检测评估体系，推动相关行业标准和国际标准的制定，初步形成电力通信技术自主创新支撑体系。积极跟踪国际性前沿通信技术，如量子通信技术，构建用于保障未来电力系统的安全通信网络。
　　4结语
　　“十二五”电力通信科技发展战略涉及面广、创新性强、技术和管理要求高，并将影响到我国电网通信技术未来几十年的发展。发展思路可以概括为一个目标、两个任务和三个体系。电力通信的科技发展面临挑战和机遇，如构建和完善技术创新体系、推动技术升级、促进技术研发与创新、加强规划和政策的引导、构建技术标准体系、实施知识产权战略、实施创新人才战略等。为确保电力通信科技发展战略的实施，实现电力通信技术的变革创新，应该加大投入，使其与电网科技发展同步。电力通信科技发展规划