江苏省电机工程学会庆祝2023“全国科技工作者日”系列报道之二<br/>朱道华:“甘之如饴”探索电网数字化转型科研之路

编者按：为大力弘扬科学精神，激发科技工作者奋斗热情，在2023年“全国科技活动周”“全国科技工作者日”来临之际，江苏省电机工程学会组织采访报道一批学会会员中的优秀科技工作者，向全体会员和全社会展示江苏电机工程领域的优秀科技工作者风采，激励和引导广大科技工作者切实加强科学道德和学风建设，坚持守正创新，为电机工程领域科技自立自强贡献力量。

朱道华是中国电机工程学会会员、江苏省电机工程学会电力通信专业（工作）委员会委员、全国电力系统管理及其信息交换标准化技术委员会通信工作组成员、国网公司TC06工作组专家，ITU-T学术单位成员。公开发表学术论文10余篇，授权发明专利9项，参编专著3部，主编及参编国家标准、行业标准2项，立项ITU-T国际标准1项，获得省部级奖7项，获得江苏省电机工程学会科技人物奖、国网江苏电科院年度先进工作者等荣誉。现任国网江苏省电力有限公司电力科学研究院数字化技术中心五级职员，高级工程师，主要从事电力终端通信接入网、感知层通信、通信网络安全等领域的技术研发与试验工作。 

电力终端通信网是从电力业务终端（如DTU、电能表、摄像头等）到骨干通信网之间的所有通信设备组成的网络，覆盖输电、变电、配电、用电和用户侧等电网各环节，传输距离一般为几百米到几公里，典型技术包括电力无线专网、中压电力线载波、无源光网络、低压高速电力线载波、微功率无线及无线局域宽带网络等等。与公共通信网络相比，电力终端通信网具有业务应用场景复杂、技术体制多样、覆盖场景多等特征，需求针对不同技术在电网各类场景的适配性、安全性、可靠性开展技术攻关，按需定制既是其最大特色也是核心难点。

2015年，朱道华刚刚完成在东南大学移动通信国家重点实验室下一代宽带无线通信关键技术的博士课题研究，并获得了工学博士学位。机缘巧合下，报名参加了江苏电力校园招聘面试，在与几位江苏电力通信专家的面试互动中了解到了最新的电力通信网技术，以及正在开展的电力无线专网试点建设的情况。彼时国家正大力发展工业物联网、移动互联网技术，“我研究的课题主要是聚焦无线通信专业，电网应该是诸多行业中拥有无线工业互联场景最全面的地方，如果投身于电力通信行业中说不定会有更大的作为！”怀着满腔热情和对未来的期许，朱道华最终顺利入职国网江苏省电力有限公司电力科学研究院信息通信安全技术监督室，负责的工作正好就是公司电力无线专网试点建设技术支撑。

“现在回想起来，当时确实有种初生牛犊不怕虎，浑身上下都散发着一种‘莽’气”，初期接触到电力无线专网试点工程各项任务时，朱道华有种驾轻就熟、随意拿捏的错觉感，但是这种感觉很快就被打破。在试点工程的阶段总结会议上，省公司专业部门领导们对前期试点工作不甚满意，指出了当前迫切需要解决的难点问题：“必须抓紧研究电网业务通信需求模型、覆盖场景，现在的网络规划照搬了公网的那套，如果这样去做规划，最后会与我们的业务应用需求相差甚远，投资经济性太差；此外，无线技术承载电网控制业务有着极其严苛的可靠性、安全性要求，详细技术方案要加紧研究；还要同步考虑网络设备、特别是海量通信终端的状态可观测、可管理机制，公网的终端都是归属用户的，没有管理需求，我们要提出属于电网特有的、符合生产管理要求的智能化运维体系建设思路……”

面对这些难题，朱道华大量翻阅了国内外文献资料后发现，现有的公网大多是基于“尽力而为”的业务承载模式与灵活的接入防护策略，与电网极高的可靠性、安全性要求是相悖的，对终端的监控管理方面运营商也没有迫切的建设需求，当下的局面是完全没有可供参考的现实案例或者方案。朱道华最初的自信被彻底击碎，逐渐陷入深深自我怀疑与求而不得的痛苦之中。好在有公司领导的充分信任与鼓励：“你是通信专业的科班博士，没有现成的方案，但是方法论是相通的，公司看重的是你能够灵活运用专业知识去创新、创造，而不是生搬硬套”。

在领导的正确指导下，朱道华采取“边做边学”的方式，与团队成员摸着石头过河，开展了电网业务规约相关文献、标准等资料研读分析工作。“我们经常为了确定某个关键指标不仅需要查阅大量的文献，有的直至在现行标准中尚未定义，只能通过联系相关专业的专家去逐个请教，在沟通研讨中遇到的最大阻力就是不同专业之间知识体系、对待事物的认知程度千差万别，去争取最大的共识让我们费尽了心血。”在团队坚持不懈的努力下，最终梳理出22类典型业务场景，并从传输带宽、并发、时延、可靠性及安全防护等多维度建立面向电力多业务无线承载的需求模型，并成功发布了电力行业、国家电网公司首个电力无线专网业务需求规范，基于该规范定义的业务需求指标彻底解决了网络精准规划与高效覆盖的难题，江苏电力无线专网实践表明仅以公网4%的投资规模实现同等面积的电网业务覆盖是完全可行的。

图1 发布的首个行业内电力无线专网业务需求规范

图2 江苏电力无线专网覆盖图

图3 江苏电力无线专网承载毫秒级精准切负荷及配电自动化遥控典型应用

公共通信行业频率由国家颁发经营许可，而行业专用频率稀缺、多采用频率共用的政策，如何提升频谱利用率是无线通信领域公认的难题。朱道华潜心研究，最终提出了跨行业分级频谱共享、空间干扰抑制的频率复用技术，构建了基于空间3D射线追踪的覆盖模型，设计了计及工控业务质量的空间干扰抑制方法，实现了电力、地铁、港口等多个行业频率资源共享复用，支撑了江苏省内十余张行业无线专网共建共享，获得了省无线电管理部门肯定。

朱道华还带领团队自主开发研制了5G CPE、4G CPE、公专一体通信单元等系列通信产品，“一种适用于电力无线公专网远程切换方法”专利实现成果技术转让，接入配电自动化、配变采集、用电信息采集等业务，累计推广应用规模达百万台。

图4 江苏省行业专网共建共享成果

图5 研发的电力无线专网系列终端产品

回首过往8年工作中遇到的一个个棘手的技术难题，朱道华犹记得多少个日夜与团队科研人员提出假想、验证分析，经历多次否定-肯定-在否定的循环往复，最终取得一项项技术突破与工程解决方案，不断将多样的通信技术与复杂电网应用场景实现完美融合，这既是科研的辛苦，也是研究的乐趣，正是有了对投身电网数字化专业的“甘之如饴”，才会有突破时与团队研友击掌言欢的“情之所至”。星光不问赶路人，时光不负奋斗者，站在支撑新型电力系统建设的新起点上，朱道华依然坚持当初初入职的“满腔热忱”，褪去了“青涩与莽撞”，多了几分从容不迫，带领他的团队继续发扬光大江苏电科院人“崇德、笃实、穷理、博通”科研精神，为江苏电力数字化转型事业努力拼搏奋斗。