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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

        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(lèi)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(lèi)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(guò)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(lèi)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(lèi)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(hù)響應(yīng)的負(fù)荷控制也要求不超過(guò)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(chē)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(mǎn)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(hù)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(mǎn)足客戶(hù)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(mǎn)足電力網(wǎng)絡(luò)對(duì)“行業(yè)專(zhuān)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(lèi)場(chǎng)景應(yīng)用,就可以在5G網(wǎng)絡(luò)下并行不悖,滿(mǎn)足用戶(hù)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(kāi)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(lái),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(shū)》并簽署戰(zhàn)略合作框架協(xié)議,明確5G可以更好地滿(mǎn)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?xún)?nèi),表現(xiàn)良好穩(wěn)定,可滿(mǎn)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(guò)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(lái),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(lái)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(lái)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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