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全联接电网时代的四大ICT挑战

一个更美好的电网,就是一个智能化的全联接电网,通过统筹电能的开发、配置、利用,保障电能的安全、清洁、高效和可持续供应,实现每一秒、每一处、每一瓦电,都将用户、电力、设备紧密联接在一起,确保电能的无时不在、无处不在、每瓦必用。

  与传统的智能电网相比,全联接电网具备四大特征:互动兼容、智慧调控、统一协同、坚强自愈———这听上去似乎很遥远,似乎只是个美丽的梦想。

  今天,在4G无线配网通信、大容量传输、云计算等先进强大的ICT技术支撑下,未来正在到来———统观全球,俯瞰神州,你会惊讶地发现,一个无时不在、无处不在、每瓦必用的全联接电网时代已经拉开大幕,成为方兴未艾的全联接世界的一个重要组成部分。

  传统ICT支撑系统面临四大全新挑战

  随着全联接电网建设的深入开展,传统的ICT支撑系统面临四大全新挑战。

  首先必须有一张支持海量设备可感可控、物物相联的全覆盖网络。在全联接电网的建设中,面临智能配用电设备、智能家居、充电桩、分布式能源等海量智能电力终端的接入难题。例如,目前全球很多国家已经启动了电力物联网的进程。以法国为例,根据法国能源监管部门提出的10年计划,截止到2016年底,95%的电表必须与自动抄表管理系统相连。单一的接入方式不能满足不同形态、无处不在的设备接入需求,构建一个有线无线覆盖、全场景有效的终端通信接入网,从而实现电力生产、输送、消费、管理各环节信息的全面智能识别、全面感知电网的运行状态,这是全联接电网的第一基础。

  其次,必须有一个实时、双向、高速、坚强的通信骨干网络,联接海量的数据采集与统一的信息平台。海量的数据采集与统一的信息平台之间需要的是一条宽阔、坚强的信息高速公路,也就是大带宽、高可靠的电力骨干网络。这条骨干网络肩负着日益增长的业务数据流,承载着实时性要求极高的电力信息流。现代社会需要网络足够宽阔,以承载当前以及未来几年的数据增长。例如泰国等一些国家的电网公司,骨干数据网络的带宽需求超过了万兆,已经在着手8T波分网络的试点建设。

  除了大带宽,现代社会还需要网络足够可靠,当出现极端灾害的情况下,仍能保证重要的电力数据可以实时通信。

  然后,系统架构必须支撑实时性要求极高的电力信息流,弹性支持海量数据和信息增长。云计算具有分布式的计算和存储特性,易扩展和管理,特别适合解决智能电网技术带来的一系列新问题。在智能电网技术领域引入云计算,在保证现有电力系统硬件基础设施基本不变的情况下,充分利旧,整合系统内部的计算能力、存   储资源、数据资源,从而大幅提高电网的在线分析和实时控制能力,为智能电网建设提供有效的支持。

  最后是系统平台必须具备在线分析和实时控制能力,实时评估、快速判断,并自动生成控制策略。

  未来电力系统中海量的数据和信息的增长无疑为系统的运行和高级分析带来巨大的挑战。如电力调度系统,系统整体要求可承担超过24倍正常负荷的数据并发量,每秒钟可并发处理6000个以上的电网事件,实时数据库按关键字读取效率达50万次/秒。如此高速的数据处理需要一个高性能的数据中心来承担。

  如何解决ICT四大全新挑战

  作为全球领先的全联接电网解决方案供应商,通过以客户为中心的创新以及持续的研发投入,华为公司致力于帮助电力公司客户消除各种业务发展的压力,已经形成了覆盖上述三大挑战的端到端能力,多种接入方式全面感知海量电力终端;实时、高速、可靠的通信网络承载日益增长的电力业务;云数据中心整合、共享全电网数据信息支撑电力业务智能分析和管理,为建设更加智能的电网提供有力的保障,共同实现一个更美好的全联接电网时代。

  如何构建海量设备可感可控、物物相联的全覆盖网络

  从有线到无线之间实现灵活接入。华为基于光纤及4G无线技术的解决方案,实现有线、无线全场景接入。xPON方案首家支持手拉手保护独立双上行 (热备份)技术,链路无需倒换,保证业务零中断。

  eLTE无线专网方案主要在老旧城区组建无线专网,无需光纤敷设,后期扩容可以直接加装CPE,建网周期短、成本低,易于扩容和维护。同时,QoS动态带宽分配机制满足电力行业多种业务不同的优   先级需求,可根据优先级进行带宽分配,从而保证关键遥控等业务的有效执行。另外,其双向鉴权、UTRAN加密、信令完整性保护等措施保障无线专网的安全可靠。

  IPv6,备受业内关注的下一代互联网技术。全联接电网智能终端量大,视频监控设备、智能配电终端、智能电表、风光储传感设备、充电桩等,正在急剧增加。传统网络采用的IPv4技术受限于地址空间的问题制约,急需扩展网络IPv6能力,从而承载更多的业务,建设全联接电网IPv6承载势在必行。

  但电力通信覆盖智能电网的各个环节,IPv6的改造不能影响电力业务,从IPv4到IPv6的演进需要考虑新旧网络平滑过渡。华为IPv6解决方案全面支持双栈、隧道、协议翻译等各类IPv4—IPv6过渡技术,各种数通设备的整机、单板和接口均经过了国际权威的IPv6的测试,具有向IPv6平滑升级的能力。同时,华为提供的IPv6专业服务,通过系统、专业的方法助力电力公司实现向IPv6网络的平滑演进。

  如何构建实时、双向、高速、坚强的通信骨干网络

  目前,电力骨干网以SDH、MSTP为主,正在建设OTN网络,形成了以骨干光纤通信网络为主,微波、电力线载波网络为辅,承载调度交换网、行政电话网、会议电视网、数据通信网等多个业务网络。不同的电力系统对通信的要求不同,有的要求实时性很高,但带宽需求不大,有的对带宽要求很高,但延时要求不高。同时,为了连接的便利,大多数电力系统业务都逐步采用IP的方式进行承载,但对于差动保护等继电保护系统通信,由于时延和抖动要求很高,只能采用SDH的方式进行通信。因此,采用TDM+IP的电力骨干通信网是一种最优选择。

  华为输变电通信方案根据业务、数据   承载、带宽等不同需求,利用WDM/OTN、HybridMSTP、EPTN等光传输设备组网,创新的分区、分级、分层理念,根据电网结构、电压等级、区域互联情况,建设与电网相适配的电力骨干通信网,承载调度电话、远动和数据信号、远方保护信号、办公自动化等业务。该方案最长支持380千米的单跨,单链路带宽可达8Tbps,支持ASON,满足输电网通信的长距离、大容量、高可靠的需求。产品同时承载TDM与IP业务,内置PCM还支持多种电力低速接口,实现变电站业务的“all—in—one”通信。

  如何构建面向未来的高效、弹性IT架构及平台

  华为SD—DC2云数据中心将传统的分散、分层、异构的传统数据中心融合为全扁平式、点到点全互联、统一资源管理的分布式云数据中心体系,实现统一管理、统一呈现、统一运营。例如,电力企业现网数据中心分散,分支机构多,华为SD—DC2云数据中心可将多个数据中心虚拟化成一个资源池,逻辑统一的云数据中心也是电力公司大数据平台资源,充分利用IT资源为电力行业实时采集的大数据提供超强的分析计算能力,帮助电力客户实现弹性自动化的基础设施、按需的服务模式和更加敏捷的IT服务水平。

  另外,全联接电网对数据存储的更高要求。比如智能调度系统需要对数据进行零延时调用。电力业务之间的融合,比如SCADA系统和GIS系统的深度融合,要求数据、信息能够共享,可以随时查询及调用。华为全系列存储产品,从SAN/NAS合一的统一存储,分布式NAS存储N9000,SSD存储Dorado,到云存储UDS,高达百万级IOPS性能,低至微秒(us)级访问延迟满足了智能电网各业务系统不同的要求。

  华为助力珠海电力局建设全球首个TD-LTE无线智能电网,实现配用电终端全面感知。图为珠海供电局楼顶的eLTE无线基站。

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