2024年新型电力系统中高可靠、主配网贯通的通信组网技术及实践报告

裹宇清 南方电网广东电网公司广州供电局通信中心2024年08月 目录 新型电力系统通信面临挑战 2 新型电力系统中数据通信新技术 高可靠、主配网贯通通信技术在广州供电局的组网应用 新型电力系统面临新挑战驱需数字化赋能 智能化配用电 关键设备穴余备份 低碳化能源市场 配用电新业态 输变电新业态 发电新业态 户用光伏，按需并网，连接数增多：配电主站处理能力下沉，台区配电终端对等通信，台区自治 无人化安全巡检，新增视频监控，机器人检等新业务，业务多样化 新能源并网，连接数增多 新型电力系统要求网络大带宽、安全隔离、智能配电、智能运维 生产控制、物联网、视频巡检等业务趋于多样化，需要低时延、高可靠的业务隔离保证差异化链接服务 AI和高清视频广泛应用，电网安全生产和新兴业务持续向IP化和宽带化发展，对通信带宽需求进一步提升 网络规模和连接数量显著增加，排查定位问题难度大幅提升，驱需智能运维 目录 高可靠、主配网贯通通信技术在广州供电局的组网应用 SPN技术持续创新，构筑新一代电力通信网络 SPN是中国在光传输领域首次实现整体原始创新进入国际标准 车路协同、自动驾驶等确定性要求 L1~L3多层次交换，满足多业务差异化承载需求 业务精细感知智能排障提升运维效率 高效大带宽匹配海量视频接入等大带宽业务 L3使能源网荷储灵活互通 ◆L1层时隙交叉通道，匹配生产控制类业务，物理隔离承载◆L2、L3分组切片，切片间硬隔离，切片内统计复用分组切片内部支持QoS部署，实现业务的逻辑隔离 接入、汇聚、核心端到端具备L3能力，使能业务就近灵活转发；IPv4/Pv6双栈加持，促成海量物联接入； 利旧成熟光层工艺，增加少量电层成本，实现速率翻倍，10GE-25GE→50GE-→100GE→200GE/400GE共产业链平滑演进 实时检测每条业务端到端性能指标;业务性能裂化越限，触发逐跳检测，实现分钟级故障自动定位定界; 智能超宽：满足50~400GE大带宽持续演进，构建高性价比超宽基础网络 25G光管芯累计发货量是10G光管芯的两倍 确定性切片网络：SPN分组和SPN时隙交叉双平面实现安全隔离 SPN四大创新技术构筑N*1OM时隙交叉专用通道承载生产控制业务 业务级性能实时监控智能运维业务SLA可承诺 随流检测实时感知业务性能，故障自动定位 1、端到端检测业务SLA，Telemetry秒级上报NCE，NCE统一计算并呈现 3当前及历史（7天）业务路径还原+性能KPI关联分析，分钟级定界故障点 SPN频率同步精度高，1时间同步能力强，可为配电提供精准线路授时 SPN频率同步精度高 SPN网络时间同步能力强 SPN时钟关键技术 SPN设备的ETH接口和FlexE接口都支持频率同步能力(SyncE特性），单设备性能要求参见ITU-TG.8262（普通精度）、ITU-TG.8262.1（高精度） SPN设备的ETH接口和FIexE接口都支持1588时间同步能力，30ns的同步精度 ①关键技术1：ns级时间颗粒度，采用1G高频时钟记录收发时间②关键技术2：L1层平面打戳，在物理层先打戳，后识别1588报文③关键技术3：高性能晶振，采用3EOCXO晶振提供时间基准 电网的PMU终端需要时间同步，保证全网同时刻测量。 >SPN网通过1588协议，传递时间同步信息到每一个变电站、配电房的PMU终端，保障PMU同步测量。 OCXO，时间颗粒度提升到纳秒级（10-9秒） SPN输变电网 SPN配电网 主配融合配电通信网技术助力配网智能化 挑战和需求 故障远程控制，分钟级恢复 三层配电通信网 无线公网/工业交换机/PON 灵活组网、1588v2时间同步、业务就近互访、颗粒硬管道、信道化逻辑隔离2024年电力信息通信EPICT新技术大会 故障响应时间长、安全隔离能力差限定环网组网 硬隔离PON：ITU-TSG15FTTGrid标准定义的基于芯片资源和时隙切片的新型硬管道技术 OSU(OpticalServiceUnit)容器： 1.更灵活的管道带宽定义，更高效的承载小颗粒信号 2.OPUk净荷区域被划分为多个净荷块(PB:PayloadBlock) ITU-TSG15FTTGrid标准定义的硬隔离PON技术+OSU波分硬管道实现一光到底的综合承载的配网通信底座 硬隔离PON六大关键根技术支撑低时延，确定性、高安全的坚强配电通信网 目录 高可靠、主配网贯通通信技术在广州供电局组网应用 广州供电局十四五通信网规划-I、Ⅱ区业务 安全可控：传输B网保底网和调度数据网A平面改造采用安全可控设备，提升设备供应安全水平，2组网变化：新增支持SDN的调度数据网B平面，单平面演进到双平面，增强组网可靠性3带宽提升：为满足不断增长的电网生产业务接入需要，数据网和传输层都做了带宽的提升；统一管控：广州供电局正在逐步完善综合网管的开发已实现异厂家设备基础纳管 广州供电局十四五通信网规划川、IV区业务 1、组网变化：从之前的裸光纤+交换机改造为全网SPN2带宽提升：原来的核心10GE、汇聚、接入GE带宽提升到核心100GE，汇聚、接入50GE3、性能提升：倒换时间从秒级提升至毫秒级4切片保障：业务类型增加，重点业务安全隔离切片保障，不受其他业务影响。 IV区业务共切片统计复用承载，提高了切片带宽利用率：带宽提升10倍◆IV区业务独立切片，与其它切片业务硬隔离承载，构筑与其它切片间的安全访问壁垒；IV区切片内不同类型业务VPN逻辑隔离便于区别管理运维， →配电业务独立切片部署，保障业务带宽、时延、抖动性能不受其它业务波动影响；带宽提升10一100倍◆切片内三层专线实现配电业务就近灵活转发匹配新型配电系统"源、网、荷、储”融合互动Mesh互通需求； 切片效果 SPN+配电通信网，：打造可测、可控的新型电力系统底座 应用价值 一网承载 端到端切片确保安全物理隔离，一网多用，TCO>50%三层到边缘，分布式电源灵活接入主网+配网SPN一体化纳管，统一发放业务，高效运维 光纤已覆盖区域：硬隔离PON回传II/IV区业务可节省X千万流量费/年/省 目录 高可靠、主配网贯通通信技术在广州供电局组网应用 SPN运力弹性伸缩满足带宽潮汐场景诉求 技术创新 ?预留一个专用的应急弹性切片，带宽2G~5G； ·分析业务后台呈现，根据业务需要下发策略引流 应用价值 ·满足故障抢修，中心站实时调阅监控摄像头视频，临场应急指挥诉求·视频流分析可以深入定位质差根因，协助快速排障 SPN10M小颗粒交叉专享通道保障电力安全生产 技术创新 思考 价值 ：轻量化以太FlexE切片高效低成本、大带宽、低时延：N*1OM专用TDM通道，CBR端到端物理隔离：丰富的接口类型：E1、STM-1：未来进一步支持C37.94、FE/GE SPN具备10M通道物理隔离能力未来SDH逐步退出，生产控制业务可以切换到SPN承载。集中在台设备的安全性？ 融合承载：一网承载生产控制大区和管理信息大区业务建网成本50%差异化联接：保障生产业务高安全隔离和稳定运行，管理业务高效承载 小型化时钟源下沉，赋予厂站/电房境精准、超稳定可靠时间 技术创新 ，小型化时间源（ATOM）下沉汇聚层提升时间精度、提供多源保护能力、缩短接入点时间同步路径，1588v2分层分域避免时间成环、缩小异常同步路径影响范围 应用价值 1588v2超高精度时钟可给智能配电房/厂站提供精准授时；小型化时间源（ATOM）下沉与BITS组成多源时间分层分域，提供超高可靠、超高稳定性时间源，保障生产业务安全，降低管理运维难度 SPN+AI大模型网络智能驾驶 创新合作方向 口嵌入生产流程： 1、大模型与数字电网通信系统工单系统对接，告警自动触发排障自诊断根因结果回填工单系统，指导现场人员精准上站；2、大模型数字电网通信系统故障监控和管控平台对接，实现多智能体协同定位，压降工单，精准派单； 口隐患预测： 1、结合告警、性能、日志等所有输入，提供网络隐患预测能力； 1、直接给出故障根因和处理建议，指导排障；2、排障思维链自学习并有持续优化机制； 口故障自闭环： 1、拉通管控，可远程修复故障实现自闭环； 口智能硬件感知能力： 1、智能光模块快速定界和精准定位，2、光路哑资源可视可管，光缆问题导航定位，同沟同缆检测；口智能硬件控制能力1、配合故障自闭环，远程修复和回滚能力 4.总结与思考 电力行业的应用一定要找准业务痛点和组网特性。新型电力系统中主配网的互动与贯通必然要求通信组网的全程贯通，业务统一管控。 PTN----SPN的发展既是继承又是飞跃。是IP发展的主线和多业务需求的完美结合 谢谢！