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5G給智能電網(wǎng)注入新動(dòng)能

2019/9/3 15:31:51 人評(píng)論次

當(dāng)前

，全球電力網(wǎng)絡(luò)正加速向智能電網(wǎng)升級(jí)

，信息通信也迅速向5G時(shí)代邁進(jìn)

，兩大高速演進(jìn)中的超級(jí)基礎(chǔ)設(shè)施之間

，正在產(chǎn)生一些奇妙的化學(xué)反應(yīng)?div id="d48novz" class="flower left">

！　?G給智能電網(wǎng)注入新動(dòng)能　　ITU給5G定義了三大場(chǎng)景

，即增強(qiáng)移動(dòng)帶寬（eMBB）、超高可靠低時(shí)延通信（uRLLC）和大規(guī)模機(jī)器類通信…

當(dāng)前

，全球電力網(wǎng)絡(luò)正加速向智能電網(wǎng)升級(jí)

，信息通信也迅速向5G時(shí)代邁進(jìn)，兩大高速演進(jìn)中的超級(jí)基礎(chǔ)設(shè)施之間

，正在產(chǎn)生一些奇妙的化學(xué)反應(yīng)

。

　　5G給智能電網(wǎng)注入新動(dòng)能

　　ITU給5G定義了三大場(chǎng)景，即增強(qiáng)移動(dòng)帶寬（eMBB）

、超高可靠低時(shí)延通信（uRLLC）和大規(guī)模機(jī)器類通信（mMTC）

，它們?cè)陔娏ο到y(tǒng)的發(fā)電、輸電

、變電

、配電、用電

，以及應(yīng)急通信各個(gè)環(huán)節(jié)均有不同程度的應(yīng)用

。

　　在發(fā)電端，5G應(yīng)用的主要場(chǎng)景有新能源功率預(yù)測(cè)與狀態(tài)感知

、分散式風(fēng)電組網(wǎng)管理與控制等

。這些場(chǎng)景對(duì)無(wú)線通信的連接數(shù)和時(shí)延有較高要求。其中

，集中式新能源監(jiān)控需要百萬(wàn)級(jí)的連接數(shù)

，風(fēng)電的葉片變槳控制需要不超過20毫秒的低時(shí)延。

　　在輸電段

，5G應(yīng)用的主要場(chǎng)景是輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)和無(wú)人機(jī)巡檢

。這類場(chǎng)景對(duì)連接數(shù)和帶寬要求較高。其中

，對(duì)輸電線路進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)需要連接和管理千萬(wàn)級(jí)的傳感器

，無(wú)人機(jī)巡檢線路需要100Mbps級(jí)的大帶寬。

　　在變電端，5G應(yīng)用的主要場(chǎng)景是變電站智能巡檢

。借助智能機(jī)器人代替人工進(jìn)入變電站內(nèi)移動(dòng)作業(yè)

，可降低風(fēng)險(xiǎn)并提高效率。這類場(chǎng)景需要100Mbps級(jí)的大帶寬以支撐機(jī)器人回傳高清視頻

。

　　在配電側(cè)

，5G的應(yīng)用比較廣泛，涵蓋故障監(jiān)測(cè)定位到精準(zhǔn)負(fù)荷控制的全流程

。這些應(yīng)用對(duì)低時(shí)延的要求非常高

，其中配網(wǎng)保護(hù)與控制、智能配電網(wǎng)微型同步相量測(cè)量都要求低于10毫秒的超低時(shí)延

，基于用戶響應(yīng)的負(fù)荷控制也要求不超過20毫秒的低時(shí)延

。同時(shí)，這一環(huán)節(jié)需要管理的連接數(shù)也比較大

，基本都在百萬(wàn)級(jí)和千萬(wàn)級(jí)

。

　　在用電端，5G的應(yīng)用也十分廣泛

，涉及用電信息采集

、分布式能源及儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車充電樁

、智能家居等電能計(jì)量及用電管理的方方面面

。這一層應(yīng)用最突出的需求是廣連接，基本都在千萬(wàn)級(jí)甚至上億

。

　　此外在應(yīng)急通信方面

，5G也能更好地支持語(yǔ)音調(diào)度及視頻監(jiān)控等場(chǎng)景應(yīng)用，提供更大的帶寬和更廣的連接

，滿足臨時(shí)場(chǎng)景的爆發(fā)式需求

。

　　5G＋智能電網(wǎng)四大典型應(yīng)用

　　當(dāng)前，圍繞電力系統(tǒng)發(fā)電

、輸電

、變電、配電

、用電全流程

，基于5G的大帶寬、低時(shí)延

、廣連接特性以及獨(dú)特的“網(wǎng)絡(luò)切片”技術(shù)

，電力行業(yè)公司、運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備商在推進(jìn)5G＋智能電網(wǎng)應(yīng)用落地時(shí)主要集中在以下四大典型應(yīng)用：

　　一是差動(dòng)保護(hù)

。憑借超低時(shí)延

，5G可以替代光纖做配網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)

，大幅降低成本。電力的配電網(wǎng)絡(luò)由配電站和輸電線組成

，配電站里有輸電設(shè)備

、變壓器、配電保護(hù)設(shè)備（DTU）等

，假如全網(wǎng)按照有線連接的方式去部署差動(dòng)保護(hù)

，那么對(duì)光纖的需求量和部署難度會(huì)極大地推高成本。憑借小于10ms的超低時(shí)延

，5G網(wǎng)絡(luò)可以代替光纖去做差動(dòng)保護(hù)

，實(shí)現(xiàn)降本增效。

　　二是無(wú)人巡檢

。在變電站機(jī)器人巡檢等電力生產(chǎn)管理中的中低速率移動(dòng)場(chǎng)景中

，具備大帶寬特性的5G網(wǎng)絡(luò)一方面可以對(duì)巡檢機(jī)器人進(jìn)行移動(dòng)/飛行控制，在降低人工成本和安全風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)大幅提升巡檢效率

，另一方面還能把高清視頻圖像及時(shí)回傳到指揮中心做分析處理

，提升運(yùn)維效率。

　　三是高級(jí)計(jì)量

。隨著家庭和工商業(yè)用戶對(duì)用電信息、電價(jià)信息等的知情和管理訴求日益凸顯

，電力計(jì)量需要從傳統(tǒng)計(jì)量向高級(jí)計(jì)量演進(jìn)

。具備廣連接特性的5G網(wǎng)絡(luò)可以連接海量的智能電表設(shè)備，并提升采集頻次

，豐富采集內(nèi)容

，實(shí)現(xiàn)雙向互動(dòng)，最終滿足客戶智能用電和個(gè)性化服務(wù)的需求

。

　　四是安全隔離

。5G獨(dú)特的可定制化的網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，可端到端保障電網(wǎng)的高隔離性應(yīng)用

，更好地滿足電力網(wǎng)絡(luò)對(duì)“行業(yè)專網(wǎng)”的訴求

，為智能電網(wǎng)不同業(yè)務(wù)提供差異化的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力。比如上述三大類場(chǎng)景應(yīng)用

，就可以在5G網(wǎng)絡(luò)下并行不悖

，滿足用戶對(duì)安全性、可靠性和靈活性的多重需求

。

　　標(biāo)準(zhǔn)護(hù)航5G+智能電網(wǎng)發(fā)展

　　場(chǎng)景契合背后

，是5G與智能電網(wǎng)在標(biāo)準(zhǔn)層面的“碰撞”。中國(guó)電力行業(yè)公司積極參與到3GPP 5G電力需求標(biāo)準(zhǔn)的制定中

，和運(yùn)營(yíng)商以及華為一起致力于將智能電網(wǎng)需求納入5G國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

，截止目前已向3GPP提交18篇電力需求提案

，內(nèi)容涉及5G網(wǎng)絡(luò)授時(shí)、5G承載配網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)

、網(wǎng)絡(luò)能力開放

、網(wǎng)絡(luò)切片管理、終端二次認(rèn)證等

，其中9篇已被采納

，分別納入4篇3GPP國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中。電力需求提案融入5G標(biāo)準(zhǔn)

，指引和保障了5G+智能電網(wǎng)的發(fā)展

。

　　多方聯(lián)合推進(jìn)5G+智能電網(wǎng)應(yīng)用落地

　　自2018年以來，中國(guó)電力行業(yè)公司

、運(yùn)營(yíng)商及華為積極聯(lián)合

，在產(chǎn)、學(xué)

、研

、用各環(huán)節(jié)通力合作，在5G+智能電網(wǎng)領(lǐng)域取得一系列豐碩的成果

，持續(xù)推進(jìn)兩大超級(jí)基礎(chǔ)設(shè)施之間的“融會(huì)貫通”

。

　　去年5月，南方電網(wǎng)與中國(guó)移動(dòng)

、華為簽署5G使能智能電網(wǎng)MOU

。6月，三方聯(lián)合發(fā)布《5G助力智能電網(wǎng)應(yīng)用白皮書》并簽署戰(zhàn)略合作框架協(xié)議

，明確5G可以更好地滿足電網(wǎng)業(yè)務(wù)的安全性

、可靠性和靈活性需求，實(shí)現(xiàn)差異化服務(wù)保障

。11月

，三方完成實(shí)驗(yàn)室配網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)測(cè)試，并做好了深圳外場(chǎng)測(cè)試網(wǎng)絡(luò)的端到端建設(shè)

。

　　今年2月

，三方聯(lián)合完成5G智慧電網(wǎng)的外場(chǎng)測(cè)試，驗(yàn)證了5G低時(shí)延及端到端切片的安全隔離能力

。在本次外場(chǎng)測(cè)試真實(shí)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中

，5G低時(shí)延端到端達(dá)到10ms以內(nèi)，表現(xiàn)良好穩(wěn)定

，可滿足電網(wǎng)的差動(dòng)保護(hù)和配網(wǎng)自動(dòng)化需求

。

　　今年6月，三方聯(lián)合完成了基于SA架構(gòu)的端到端切片驗(yàn)證

，第一個(gè)切片承載電力一二區(qū)業(yè)務(wù)

，保障低時(shí)延

，傳輸電力的配網(wǎng)自動(dòng)化業(yè)務(wù)；第二個(gè)切片承載電力三四區(qū)業(yè)務(wù)

，保障大帶寬

，傳輸電力的視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)；第三個(gè)切片承載公眾業(yè)務(wù)

。核心網(wǎng)

、傳輸、無(wú)線在內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)端到端經(jīng)過驗(yàn)證

，在公眾業(yè)務(wù)超流量情況下

，不影響電力業(yè)務(wù)的安全可靠運(yùn)行。面向未來

，三方表示將完成更多應(yīng)用場(chǎng)景的驗(yàn)證

，攜手共同打造5G智能電網(wǎng)的示范區(qū)，推進(jìn)智能電網(wǎng)的商用

。

　　國(guó)家電網(wǎng)的5G應(yīng)用也熱火朝天

。去年6月，國(guó)家電網(wǎng)與中國(guó)電信

、華為在2018世界移動(dòng)大會(huì)·上海期間聯(lián)合演示了業(yè)界首個(gè)基于5G 網(wǎng)絡(luò)切片的智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)

，從端到端SLA保障、業(yè)務(wù)隔離性和運(yùn)營(yíng)獨(dú)立性等視角展示了5G網(wǎng)絡(luò)切片對(duì)智能電網(wǎng)帶來的全面提升

。今年6月

，國(guó)家電網(wǎng)與中國(guó)電信和華為聯(lián)合IHS Markit聯(lián)合發(fā)布了《5G網(wǎng)絡(luò)切片使能智能電網(wǎng)商業(yè)可行性分析》產(chǎn)業(yè)報(bào)告，第一次從定量的角度探索了5G電力切片的商業(yè)可行性

。

　　……

　　從技術(shù)到商業(yè)，從暢想到實(shí)踐

，5G給電力行業(yè)帶來的改變正在發(fā)生

。相信在多方努力之下，5G+智能電網(wǎng)將交出一份1+1＞2的完美答卷

。

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，中華人民共和國(guó)電力工業(yè)部令第8號(hào))

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