1.3 电力物联网典型业务场景分析

电力物联网典型业务主要有控制类、采集类和移动类三种。其中控制类业务包括智能分布式配电自动化、电力负荷控制和分布式能源调控等；采集类业务包括高级计量、配电房视频综合监控等；移动类业务包括智能巡检、移动式现场施工作业管控、应急现场自组网综合应用等。

1.3.1 控制类业务

电网控制类业务主要有智能分布式配电自动化、电力负荷控制和分布式能源调控等，涉及电网的安全稳定运行，具有低时延、高可靠的业务特征。随着分布式架构的广泛应用，为满足主网控制联动的需求，未来通信的连接模式将主要采用点对点连接方式，本地就近控制将逐步代替主站系统控制，时延可达到毫秒级。图1-4为智能分布式配电自动化，图1-5为电力负荷控制，图1-6为分布式能源调控。

1. 智能分布式配电自动化

智能分布式配电自动化以智能化网络发展为目标，基于信息通信技术与计算机网络技术实现低压条件下智能配电网的自动控制与自动运行。配电自动化技术的发展，有效解决了配电网中的供电质量问题，显著提升了故障处理效率，增强了智能配电网系统的控制能力，使其信息化水平进入高层次阶段。

（1）业务现状及发展趋势

目前，我国配电自动化水平覆盖率远低于发达国家平均配电自动化水平。随着信息化规模不断加大、分布式能源的发展以及深化电力体制改革的需要，国内配电网建设具有较大的发展潜力。

未来，我国的配电自动化覆盖率要达到90%，其中东部地区配电自动化覆盖率不低于95%，中西部地区配电自动化覆盖率不低于90%。

（2）未来通信需求

带宽大于或等于2 Mbit/s，时延小于或等于10 ms，可靠性要求为99. 999%，隔离要求在安全生产Ⅰ区，连接数量为X×10个/km²。

2. 分布式能源调控

随着我国能源供给侧结构性改革的深化，能源发展方式由粗放式向提高质量和效率转变，分布式能源逐渐出现在人们的视野中。分布式能源包括天然气、光伏发电、风力发电、生物质能等，具备高效性、环保性、多样性等特点，已经成为能源技术中不可或缺的一部分。分布式能源调控主要由分布式电源监控终端、分布式电源监控主站、分布式电源监控子站以及通信系统等部分组成，具有数据采集与监控、调度与协调控制、孤岛检测等功能。

（1）业务现状及发展趋势

目前，分布式可再生能源由于高效、环保、可靠性高等优点，得到了较大的开发和利用。然而，我国的分布式能源起步较晚，并且面临着间歇性高、波动性大、不适合远距离传输等挑战。如何实现有效利用分布式能源仍有待探索。

未来，分布式能源可以依靠更为智能的数字化能源系统管理技术，如虚拟发电厂和智能微电网等，摆脱传统的集中式能源交易方式，推动区域层级能源交易发展，满足不同层次客户的个性化业务需求。

（2）未来的通信需求

带宽大于或等于2 Mbit/s，时延小于或等于1 s，可靠性要求为99. 999%。隔离要求根据具体应用场景同时覆盖Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区。连接数量将达到百万～千万级。

1.3.2 采集类业务

当前，电力物联网中的采集类业务主要包括低压集抄 （见图1-7）、高级计量、配变监测、配电房环境监测及视频监控、配电设备运行状态监测 （见图1-8）、储能站监测 （见图1-9）、站所内外场景的智能电网视频应用等。现有的通信方式主要包括无线网和光纤通信，各类用户终端采用集中传输方式，业务需求的提升以及终端数量的激增将会满足通信网络广覆盖、大连接的需求，以实现终端采集信息数据的实时上报。

1. 低压集抄

低压集抄是一种取代传统人工式抄表的核算系统，主站通过远程通信对多个电能表电能量记录值的信息进行集中抄读。低压集抄系统可以自动对区域内部的用电信息进行统计，避免人工抄表中出现漏抄、错抄的情况，并解决其中存在的用电管理和用电故障等问题，保障电能的平稳输送。

（1）业务现状及发展趋势

目前，两大电网已基本实现供电服务区域内低压集抄的全覆盖，电网智能化水平进一步提升。当前，低压集抄主要是通过低压电力线载波的方式实现数据传输，一般以天、小时为频次采集上报用户的基本用电数据，具有上行流量大、下行流量小的特点。由于各地区电力发展水平不同，系统适应性差，无法达到百分之百的抄表率。

未来采集对象将趋于多媒体化，采集内容趋于全面化，采集频次趋于准实时，且从单向采集向双向互动演进，实现用电信息数据的实时上报。同时，低压集抄系统将做到多种通信技术的互联互通，充分发挥各种技术的优势，获取所有用电终端的负荷信息，从而实现合理错峰用电，达到供需平衡的状态。

（2）未来通信需求

上行带宽2 Mbit/s，下行带宽不小于1 Mbit/s，时延小于或等于3 s，可靠性要求达到99. 9%，集抄模式下的连接数量为X×100个/km²，下沉到用户后翻50～100倍。

2. 配电房视频综合监控

如图1-10所示，配电房视频综合监控是整套电能管理系统中的一个重要环节。它通过现代化的监控手段，对采集监控人员的图像信息与操作痕迹进行实时监测，对异常状态发出告警，并及时有效判别故障和生成故障处理预案，辅助调控员保障电网的安全运行。

（1）业务现状及发展趋势

当前，由于我国供电负荷密度的不断加大，配电房具有数量大、分布广的特点，其自动化程度还比较低，运行状态及各开关闭合状态仍需人工勘察巡检，无法及时解决实际问题。

未来，配电房内可配备智能的视频监控系统，利用边缘计算、人工智能等技术，实现配电房环境、安防、电气设备状态等信息的全方位智能管理。除了监控中心现场，维护人员还可通过手机App控制摄像头和接收消息。

（2）未来通信需求

单节点带宽需在4～10 Mbit/s，时延要求小于200 ms，可靠性要求达到99. 9%，连接数量集中在局部区域1～2个，隔离要求在管理信息Ⅲ区。

1.3.3 移动类业务

移动类业务指大流量移动宽带业务，主要包括智能巡检、移动式现场施工作业管控和应急现场自组网综合应用三大类。图1-11与图1-12分别为变电站巡检机器人与输电线路巡检无人机，通过视频回传可实现远程可视化巡检。图1-13为智能安全帽，在现场施工作业时，指挥中心可利用它实时回传的视频信息为现场提供实施决策。图1-14为电力应急通信车，通过现场信息采集实现现场调度指挥等本地应用。

1. 变电站巡检机器人

变电站巡检机器人携带有红外热像仪、高清视频摄像头等电站监测设备，可实现对设备运行状态的监测与高清视频的实时回传。该系统与人工巡检相比，具有监测方法智能、多样和巡检工作规范、客观的优点，可以提高变电站运行维护管理的实际效果，降低人力成本，保证电网安全稳定运行。

（1）业务现状及发展趋势

目前，巡检机器人主要采用4G或Wi-Fi的传输模式，但4G和Wi-Fi传输具有上行带宽不足和时延大等缺点，巡视期间拍摄到的视频信息仅能在站内本地保存，未能实现到远程控制中心的实时传输。

未来，5G将助力变电站巡检机器人实现信息的快速接收和远程的精准同步操控。高达280 Mbit/s的用户上行体验速率可助力机器人实现多路高清视频回传。同时，5G网络切片技术的数据隔离能力将提升机器人的安全等级。5G智能巡检机器人依托传感器技术、导航技术等实现自主导航、避障等功能，可根据远程控制中心的命令，做出简单的带电操作。

（2）未来通信需求

在智能巡检中，带宽需持续地稳定在4～10 Mbit/s，其时延均应小于或等于200 ms，可靠性要求则应达到99. 9%。智能巡检类业务基本处于电网Ⅲ区业务，但也有部分业务安全性要求处于Ⅰ、Ⅱ区，如巡检机器人。连接数量集中在局部区域1～2个。

2. 应急通信车

在地震、雨雪、洪水等灾害突发情况下，原有通信设施可能会受到破坏，应急通信车将提供临时通信保障，助力抢险救灾，及时上报灾情，减少人员伤亡和经济损失，降低灾害带来的影响。

（1）业务现状及发展趋势

目前，应急通信车主要通过卫星链路与指挥中心建立通信，远程指挥中心可接收通信车回传的语音、图像、视频等信息，进而对现场进行统一调度与指挥决策。

未来，具备自组网能力的应急通信车将成为灾害现场信息的集中点，应急通信车通过搭载5G基站，为现场部署的集群通信设备、无人机等终端提供5G网络，5G网络可为现场的360°高清视频摄像头等设备提供大带宽回传能力，实现多路4K高清视频直播，同时可借助人工智能 （Artificial Intelligence，AI）技术对画面中的物体进行智能判别，为指挥中心提供更可靠的信息。

（2）未来通信需求

应急现场自组网综合应用类业务要求带宽持续地稳定在20～100 Mbit/s，时延小于或等于200 ms，可靠性要求达到99. 9%，连接数量集中在局部区域5～10个。

1.3.4 小结

针对电力物联网控制类、采集类和移动类三种典型业务，具体业务场景的关键通信需求指标汇总见表1-1。