华为电力无线LTE-G解决方案技术建议书.docx
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1、目录1 项目总体介绍31.1 项目背景&客户需求分析31.2 总体覆盖目标42 电力业务介绍及技术需求52.1 电力行业需求特点52.2 基本业务及技术要求5*根据实际场景调整62.2.1 配电自动化62.2.2 用电信息采集72.2.3 电动汽车充电站/桩82.2.4 分布式电源92.2.5 精准负荷控制92.3 扩展业务及技术要求102.3.1 输变电状态监测112.3.2 配电所综合监测112.3.3 输配变机器巡检122.3.4 电能质量监测122.3.5 电力应急通信132.3.6 视频监控142.3.7 开闭所环境监测142.3.8 移动IMS语音(IMS行政交换网移动语音业务)1
2、52.3.9 移动作业153 华为LTE-G电力无线专网解决方案概述173.1 华为LTE-G电力无线专网解决方案介绍173.2 LTE-G电力解决方案亮点173. 3专网规划和建设的主要挑战204网络规划设计方案204. 11.8GHZ频率概述204.1.1 使用原则214.1.2 频率使用许可214. 2干扰共存(1.8GHZ频段外)224.1.1 与电信FDDUL干扰共存224.1.2 与移动GSM/LTEDL干扰共存224.3 建网模式234.3.1 网络独立建设,空间隔离234.4 详细规划设计244.4.1 业务需求244.4.2 网络架构设计254.4.3 网络规划264.4.4
3、 覆盖规划324.4.5 仿真规划结果324.5 设备配置清单335LTE-G解决方案的主要设备介绍335.1 核心网335.1.1 UEN335.1.2 CloudEPC345.2 基站365.3 网管MAE395.4 终端391项目总体介绍1.1项目背景&客户需求分析配电网处于电网末端,连接着电力最终用户,具有结构复杂、数量多、分布广的特点。随着社会和经济发展,一方面配电网越来越复杂,另一方面客户对供电服务的要求也越来越高。建设坚强配电网,提升配电网管理水平,提供优质的客户服务,离不开先进的技术装备手段的支持,而自动化和信息化水平的提升依赖于通信。配电网通信需要解决变电站和供电所、配电线路
4、、配变和户表等环节的数据传输问题。目前,电力通信网络中占主导地位的光纤通信、载波通信均属于有线通信技术。但多年实践证明,有线方式难以解决中低压配网点多面广的通信问题。国内主要采用有线方式解决配电网骨干网络通信问题,而采用无线公网方式作为补充。无线公网方式由于安全性、可靠性和带宽流量方面的限制,不宜作为配电网骨干网络通信方式。详细分析如下:1、变电站和供电所业务多,传输信息量大,目前采用自建或租用光纤方式解决通信问题。但无法满足操作人员和管理者户外工作的需求。2、对配电线路上的监控点(含配变)没有好的通信手段,存在调度和管理的“盲区”。自建光纤和载波方式,因造价高,难以做到全部覆盖。而采用租用无
5、线公网方式,1)降低了系统安全性;2)通常出于经济性,降低数据流量,从而降低了实时性;3)对运营商依赖程度大,因欠费等问题影响可靠性。3、目前户表集抄主要采用低压载波和微功率无线方式,将户表数据传输到配变集中,再由配变统一上送。存在的问题是:1)带宽较低,传输数据量小,实时性低;2)受谐波和环境影响,可靠性难以保证;3)支持业务种类有限,难以直接与用户互动。4、建设或运行费用高。以单个市区为例,配电网的设备数量从几十(站所),到几百(线路开关),到几千(配变),到几十万(户表)。需要考虑通信设备的建设成本和通道运维费用:1)光纤或其他有线方式初次建设费用高;2)租用无线公网方式运行费用高。由上
6、述分析可知,由于配电网通信网络薄弱,完全制约了配电网业务的发展。配电网通信方案需要在适应设备点多面广、环境各异的同时,还需要满足可靠性、实时性、安全性、经济性和带宽的要求,且配电网通信的难点在于中低压配电网通信问题。在电网中,由于无线网络的发展不受限于地面线路结构,且最新的ErE无线通信技术已经具备非视距传输能力强、抵抗自然灾害能力强、部署周期短、安全传输等优点,LTE无线通信在电网配用电网中应用有着其不可比拟的优势。因此华为推荐采用已成熟的无线宽带专网来建设电力通信网络,根据电力行业输电、配电、用电网络的信息采集与远程控制、视频监控等业务的需要,可以提供高速、高带宽的数据上下行接入业务,亦可
7、提供语音、视频监控等多种增值业务。1.2总体覆盖目标2电力业务介绍及技术需求2.1 电力行业需求特点 安全性与可靠性在企业内部网络建设中,安全性是整个网络建设的重中之重,要通过各种网络安全技术确保系统应用的安全性。同时,要求系统本身具有高度的可靠性,这样才能保证电力企业业务的正常运行。 可管理性网络运维管理关系到电力网络的整体运行保障,在网络建设中,网络的易维护管理是重要的网络选择标准。电力企业XXrr部门可以通过选择全网的可管理性软件,实现网络的简易便捷运维,降低日常维护成本。 可扩展性随着企业业务的丰富、技术的发展,企业网络不仅要满足当前需求,还要能够平滑扩容,承载越来越多的业务,保护当前
8、网络投资。所以,网络的可扩展性是网络建设中必须提前规划的重点。2.2 基本业务及技术要求业务技术指标配电自动化速率要求:19.2kbps端到端单方向时延奠求:2s用电信息采集速率要求:2.5kbps(负荷控制)1.05kbps(数据采集)端到端时延(单方向)要求:5s电动汽车充电站/桩速率要求:4kbps端到端向延要求:5s分布式电源速率要求:4kbps端到端向延要求:5s精准负荷控制速率要求:N48.1kbps(远景Ni.13Mbps)管道时延要求:50ms(亳秒级系统,纯管道时延要求)*根据实际场景调整2.2.1 配电自动化2.2.1.1 业务功能要求配电自动化业务功能要求包括以下方面:a
9、)业务功能:实现对配电网运行的自动化监视与控制,具备配电SCADA、馈线自动化、电网分析应用及与相关应用系统互联等功能;符合DL/T814的要求;b)业务流向特征:配电自动化通信系统主要传输数据业务,包括终端上传主站(上行方向)的遥测、遥信信息采集业务以及主站下发终端(下行方向)的常规总召、线路故障定位(定线、定段)隔离、恢复时的遥控命令,上行流量大、下行流量小,主站为地市集中部署;c)业务工作周期特征:主站总召周期可配置1分钟至60分钟;终端心跳周期30秒;终端时钟同步周期60分钟;遥控为主站下发命令,遥信为终端设备因突发事件主动上传数据,二者频率不固定;遥测采用无线通信方式时,配电终端可设
10、置为电压波动IV,电流波动50mA往主站上送一次数据;d)业务终端工作环境特征:现场侧配电设备及通信设备大多运行在户外,终端应能在恶劣气候下正常工作,少数设备运行在环网柜或地下配电室弱信号环境,终端应能够稳定运行;通信终端应能抵抗电磁干扰,且不干扰附近其他通信设备。2.2.1.2 业务通信要求配电自动化业务通信应符合DlJTI406的要求,包括以下方面:a)通信质量要求:业务系统要求配电终端月平均在线率95%;遥控成功率98%;遥信动作正确率95%;对通信系统可靠性需求较高的区域,网架结构应采取冗余配置;通信质量宜符合“电力业务优先级及服务质量分类要求”中QCI2、优先级2等级服务质量要求;b
11、)业务移动性要求,终端应固定;c)业务上下行峰值速率要求,单个配电终端接入速率要求为光纤专网“9.2kbps,其它方式2.4kbps;d)业务容忍最大时延要求,不同配电业务的实时性需求如表所示:e)遥测(模拟量由终端传递到配电子站/主站单方向):30s;f)遥信(状态量由终端传递到配电子站/主站单方向):60s;g)遥控(命令由配电子站/主站传递到终端单方向):2so2.2.1.3 业务终端接口要求配电业务终端应支持以太网及RS232/RS485接口,协议应符合Q/GDW382中的要求。嵌入式通信模块的接口和协议应符合Q/GDW11413的要求。2.2.2 用电信息采集2.2.2.1 业务功能
12、要求用电信息采集业务功能要求包括以下方面:a)业务功能:实现用电信息的自动采集、计量异常监测、电能质量监测、用电分析和管理等功能,符合Q/GDW1373要求;b)业务流向特征:主要传输数据业务,包括终端上传主站(上行方向)的状态量采集类业务以及主站下发终端(下行方向)的常规总召命令,呈现出上行流量大、下行流量小的特点;c)业务工作周期特征:业务工作周期符合Q/GDW378.3的要求,专变采集终端记录专变三相智能电能表的数据,采集周期每天1次,控制命令不定时进行下发。集中抄表终端记录单相智能电能表、三相智能电能表和公用配变电表的数据,主站每天集中采集终端1次数据。采集终端和集中器终端每小时产生1
13、次脉冲心跳。未来根据用电信息采集业务需求,采集频次可能将提升至1小时1次或更高;d)业务终端工作环境特征:终端多部署于楼道、屋檐及小区配电房等,部分位于地下室内。2.2.2.2 业务通信要求用电信息采集业务通信应符合Q/GDW378.3的要求。包括以下方面:a)通信质量要求:用采业务要求遥控正确率299.99%:一次采集成功率295%;周期采集成功率299.5%(非设备故障和非通信故障条件下);通信质量宜符合电力业务优先级及服务质量分类要求”中QCI4、优先级5等级服务质量要求;b)业务移动性要求:终端应固定;c)业务上下行峰值速率要求:用电数据采集业务约1.05kbps,负荷控制业务约2.5
14、kbps;d)业务容忍最大时延要求:1)主站巡检终端重要信息(重要状态信息及总加功率和电能量)时间V15min;2)系统控制操作响应时间(遥控命令下达至终端响应的时间)5s;3)常规数据召测和设置响应时间(指主站发送召测命令到主站显示数据的时间)V15S;4)历史数据召测响应时间(指主站发送召测命令到主站显示数据的时间)V30s;5)系统对客户侧事件的响应时间30分钟。2.2.2.3 业务终端接口要求用采业务通信终端主要包括专变通信模块、集中器通信模块和外置独立通信终端。业务终端接口应满足以下要求:a)负荷控制/专变采集业务终端通信模块接口应支持以太网口/TTL串口RS232串口接口;终端总体
15、技术应遵循Q/GDW1374.1的要求:通信模块型式应遵循Q/GDW1375.1的要求;通信协议应遵循Q/GDW1376的要求。b)集中器终端通信模块应支持以太网口/TTL串口/USB数据接口;终端总体技术应遵循Q/GDW1374.2Q的要求;通信模块型式应遵循GDWI375.2的要求;通信协议应遵循Q/GDW1376的要求;c)外置独立通信终端应支持以太网口/USB数据接口;通信协议应遵循Q/GDW1376的要求;2.2.3 电动汽车充电站/桩2.2.3.1 业务功能要求电动汽车充电站/桩业务功能要求包括以下方面:a)业务功能概述:车联网平台系统直接采集充电桩信息,而无需经过充电站进行信息汇
16、聚;充电桩内置TCU装置,实现本地计费功能;车联网平台可与其他电动汽车服务平台对接,实现社会充电桩设备状态信息采集;b)业务流向特征:充电桩与车联网平台之间双向点对点通信,主站下发召测、计费等命令,终端上传设备、计量等信息;充电桩之间无信息传输需求;充电站具备视频监控业务,采用本地存储方式;c)业务工作周期特征:电动汽车充电业务数据采集方式分为定时自动采集、按需召测和事件触发主动上报三种,上行数据主要包括充电桩状态、计量等,下行数据主要为运行、对时和计费等信息;主站系统每5分钟下发一次召测命令,充电桩上传充电桩状态、计量等数据;d)业务终端工作环境特征:充电站分布在公路沿线;充电桩分布在居民区
17、、企业、学校、商场等人流密集区域。2.2.3.2 业务通信要求电动汽车充电站/桩通信应满足Q/GDW677的要求。包括以下方面:a)通信质量要求:业务系统要求可靠性99.9%;通信质量宜符合电力业务优先级及服务质量分类要求中QCI3、优先级3等级服务质量要求;b)业务移动性要求:终端应固定;c)业务上下行峰值速率要求:单个充电桩带宽要求为4kbps:d)业务容忍最大时延要求:业务系统端到端时延要求5秒。2.2.33业务终端接口要求电动汽车充换站业务通信终端接口及协议应满足Q/GDW488的要求。2.2.4 分布式电源2.2.4.1 业务功能要求分布式电源业务功能要求包括以下方面:a)业务功能概
18、述:实现分布式电源运行监视和控制,具备数据采集和处理、有功功率调节、电压无功功率控制、孤岛检测、调度与协调控制及与相关业务系统互联等功能,主要由分布式电源监控主站、分布式电源监控子站、分布式电源监控终端和通信系统等部分组成。b)业务流向特征:分布式电源监控终端与主站系统之间通信为点对点通信,与主站之间传输的数据包括电能质量监测、测控和关口计量信息,电能质量监测和测控信息通过终端通信接入网和地市骨干通信网传到主站,关11计量信息直接传到用电信息采集主站。c)业务工作周期特征:召测频度为每分钟一次。d)业务终端工作环境特征:分布式电源终端根据容量不同接入环境有较大差异。2.2.4.2 业务通信要求
19、分布式电源业务通信应满足Q/GDW677的要求,包括以下方面:a)通信质量要求:分布式电源业务要求综合遥测综合误控率W1.5%,遥信正确率299.9%,遥控正确率100%,子站、监控终端平均无故障时间226000h,系统可用率299.9%;通信质量宜符合电力业务优先级及服务质量分类要求“中QCI3、优先级3等级服务质量要求;b)业务移动性要求:终端应固定;c)业务上下行峰值速率要求:按照IEClo4通信规约,经测算单站点数据峰值流量约为4kbps;d)业务容忍最大时延要求:1)遥测:遥测越限由终端传递到子站/主站60s;2)遥信:端到端时延60s;3)遥控:端到端时延5s。2.2.4.3 业务
20、终端接口要求分布式电源业务通信终端接口及协议应满足Q/GDW11147的要求。2.2.5 精准负荷控制2.2.5.1 业务功能要求精准负荷控制业务功能要求包括以下方面:a)业务功能概述:精准负荷控制通信系统的通信对象包括接入层电力用户配电室分路开关及计量装置,以及骨干汇聚层各级上联汇聚站点。重点解决电网故障初期频率快速跌落、主干通道潮流越限、省际联络线功率超用、电网旋转备用不足等问题,根据不同控制要求,分为实现快速负荷控制的亳秒级控制系统和更加友好互动的秒级及分钟级控制系统;b)业务流向特征:秒级及分钟级控制系统由控制主站和控制终端构成。控制指令等数据信息在控制终端与控制主站之间交互,控制终端
21、横向之间无数据交互;c)业务工作周期特征:业务采集周期遥测80ms、遥信IOms、遥控通道时延小于IoOms;d)业务终端工作环境特征:室内环境。2.2.5.2 业务通信要求精准负荷控制业务通信要求包括以下方面:a)通信质量要求:应符合电力业务优先级及服务质量分类要求”中QCI5、优先级1等级服务质量要求:b)业务移动性要求:终端固定;c)业务上下行峰值速率要求:秒级和分钟级系统单个终端至主站间约48.1kbps1.13Mbps:d)业务容忍最大时延要求:系统最大时延指从故障信息采集开始到终端跳开完成时延,毫秒级系统为650ms,秒级系统为8.7s,分钟级系统为5min,上述时延包含故障信息采
22、集及决策时间、通道传输时间、用户站点转接装置延时时间、分路开关跳开时间;通道传输时间包含了传输通道上的安全接入、骨干网传输、接入网传输以及中间节点的存储转发时间;通道时延要求小于50ms。2.2.5.3 业务终端接口要求精准负控业务终端宜支持以太网接口。2.3扩展业务及技术要求业务技术指标输变电状态监测速率要求:2Mbps;端到端时延要求:ls配电所综合监控速率要求:20kbps(数据)、256kbps(图像)、2Mbps(视频)输配变机器巡检速率要求:2Mpbs端到端时延要求:300ms(图传)、80ms(数传)电能质量监测速率要求:19.2kbps;端到端时延要求:4s智能家居速率要求:4
23、Mbps(智能家居)、30Mbps(智能小区)端到端时延要求:百毫秒级(智能家居)智能营业厅单路速率要求:2Mbps电力应急通信速率要求:512kbps(指挥),2Mbps(运行控制)端到端时延要求:600ms(指挥),20ms(运行控制)视频监控速率要求:2Mbps(单路普清),4Mbps(单路高清)业务技术指标开闭所环境监测速率要求:20kbps(终端)、256kbps(图像)、2Mbps(视频)移动IMS语音速率要求:23.85kbps:端到端时延要求:3OOms移动作业速率要求:64kbps(语音)、2Mbps(视频)、2Mbps(数据)仓储管理速率要求:64kbps(语音)、2Mbp
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