為更好地研究5G技術(shù)將為智能電網(wǎng)帶來(lái)怎樣的改變，以及智能電網(wǎng)對(duì)5G技術(shù)的需求基線，南方電網(wǎng)公司在廣州南沙建設(shè)“5G+智能電網(wǎng)”應(yīng)用示范區(qū)，該區(qū)域可集中示范電網(wǎng)發(fā)輸配變用及綜合管理共50類業(yè)務(wù)場(chǎng)景，將于2021年底全部完成。其中廣東電網(wǎng)公司廣州供電局將于今年年底完成基于5G的23類智能電網(wǎng)典型業(yè)務(wù)場(chǎng)景研究及驗(yàn)證。
目前，廣州供電局已經(jīng)開(kāi)展了兩棲作業(yè)機(jī)器人、變電巡檢機(jī)器人、配電自動(dòng)化(三遙)、PMU、智能配電房、計(jì)量自動(dòng)化業(yè)務(wù)6個(gè)場(chǎng)景下業(yè)務(wù)終端與5G通信模塊的聯(lián)調(diào)測(cè)試。
5G技術(shù)推動(dòng)電網(wǎng)作業(yè)模式轉(zhuǎn)變
“施工車輛請(qǐng)注意，上方線路有高壓電，請(qǐng)立即停止施工，馬上遠(yuǎn)離高壓線路，保持5米以上的安全距離!”
在廣州市南沙區(qū)大崗鎮(zhèn)新聯(lián)一村和新聯(lián)二村連片的碧綠田野上，14家施工單位的挖掘機(jī)等大型器械正干得熱火朝天。這里是大崗先進(jìn)制造業(yè)基地的施工現(xiàn)場(chǎng)。某工地一輛挖掘機(jī)，不小心闖進(jìn)廣州南沙供電局大崗供電所設(shè)定的電力設(shè)施保護(hù)區(qū)，觸發(fā)了報(bào)警模式，高清攝像頭通過(guò)5G實(shí)時(shí)回傳畫面。
在大崗供電所防外力破壞指揮中心視頻監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)，一臺(tái)無(wú)人機(jī)收到命令后，立即從機(jī)巢起飛，后臺(tái)人員遠(yuǎn)程操控，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的“泥頭車”喊話制止。這是廣州供電局基于5G技術(shù)“天眼系統(tǒng)”，在防治電力設(shè)施外力破壞方面的應(yīng)用場(chǎng)景探索。
利用無(wú)人機(jī)防治電力設(shè)施外力破壞，在廣州供電局早有想法。受制于無(wú)人機(jī)通信信號(hào)長(zhǎng)距離傳輸?shù)壤щy,實(shí)施過(guò)程往往難以湊效。現(xiàn)在有了5G，一切有了可能。廣州南沙供電局大崗供電所運(yùn)行維護(hù)班班員高軍偉站在大崗供電所的天臺(tái)上，指著正在充電的無(wú)人機(jī)：“以后我們的員工就坐在對(duì)面辦公室里，無(wú)人機(jī)就像放飛出去的鴿子，定點(diǎn)定時(shí)飛走了，監(jiān)管完成后又自己飛回來(lái)。同時(shí)，外部線路的圖像還能實(shí)時(shí)傳送回平臺(tái)。”
超高帶寬、超低延時(shí)、超大規(guī)模連接優(yōu)勢(shì)的5G技術(shù)還將在更大范圍內(nèi)改變電力行業(yè)傳統(tǒng)業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)方式和作業(yè)模式，推動(dòng)智能電網(wǎng)嬗變。
PMU是安裝在配網(wǎng)的高精度微型同步相量測(cè)量裝置，具備高頻率采集、高精度測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)，提高配網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量、信息融合、狀態(tài)估計(jì)、故障診斷與精確定位、協(xié)調(diào)控制等，因此對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信延時(shí)的要求非常高。
“我們測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有商用5G條件下，PMU達(dá)到對(duì)時(shí)300納秒級(jí)別，完全滿足了配網(wǎng)PMU高精度對(duì)時(shí)1微秒要求。網(wǎng)絡(luò)延時(shí)平均14毫秒，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于4G技術(shù)下的100毫秒，非常了不起。”南網(wǎng)科研院配電技術(shù)研究所配網(wǎng)自動(dòng)化與物聯(lián)網(wǎng)研究室研究員徐全說(shuō)。
據(jù)廣州供電局系統(tǒng)運(yùn)行部(電力調(diào)度控制中心)通信科高級(jí)經(jīng)理孫磊介紹，如果5G可以滿足配網(wǎng)PMU業(yè)務(wù)對(duì)通道帶寬、時(shí)延、時(shí)間同步等嚴(yán)苛的要求，理論上它就可以滿足絕大多數(shù)電力業(yè)務(wù)需求。從前期測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)看，一切進(jìn)展順利。
孫磊提到，5G技術(shù)在電網(wǎng)要求的安全可靠傳輸數(shù)據(jù)方面也正在經(jīng)受驗(yàn)證。在獅洋變電站，集可見(jiàn)光、紅外光、傳感器等基礎(chǔ)技術(shù)于一身的機(jī)器人，可代替變電運(yùn)行人員完成現(xiàn)場(chǎng)巡視檢查信息采集，并通過(guò)圖像識(shí)別、深度學(xué)習(xí)等智能技術(shù)算法處理，自動(dòng)給出判斷結(jié)果，實(shí)現(xiàn)變電站巡視的無(wú)人化替代。
這背后要依靠5G替代現(xiàn)有WiFi自組網(wǎng)技術(shù)。“電網(wǎng)對(duì)通信的安全要求非常高。5G可基于切片技術(shù)提供虛擬的行業(yè)專網(wǎng)。它的安全隔離性還需進(jìn)行全面的測(cè)試驗(yàn)證。”
通信建設(shè)和維護(hù)成本將大幅降低
“5G還可能帶來(lái)商業(yè)模式的轉(zhuǎn)變，比如原來(lái)按流量結(jié)算可能變成預(yù)占資源收費(fèi)，這種收費(fèi)模式的改變，也將改變電網(wǎng)的一些終端數(shù)據(jù)采集模式。比如實(shí)現(xiàn)智能電表數(shù)據(jù)的直采等。”孫磊說(shuō)。
不僅如此，5G技術(shù)還將大幅降低配電網(wǎng)業(yè)務(wù)中通信建設(shè)和維護(hù)的成本。經(jīng)過(guò)多年建設(shè)，南方電網(wǎng)公司110千伏及以上變電站等區(qū)域已實(shí)現(xiàn)光纖覆蓋。
但是，隨著電力物聯(lián)網(wǎng)及智能變電站的業(yè)務(wù)發(fā)展，如輸電線路視頻監(jiān)控、電力隧道環(huán)境及視頻監(jiān)控、變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控、變電站巡檢機(jī)器人、移動(dòng)作業(yè)/巡檢等業(yè)務(wù)興起，業(yè)務(wù)呈現(xiàn)出大帶寬、高可靠、移動(dòng)性等特點(diǎn)，需要考慮引入可靠的無(wú)線通信方式解決業(yè)務(wù)接入。
配用電領(lǐng)域，點(diǎn)多面廣，現(xiàn)有光纖覆蓋建設(shè)成本高、開(kāi)通時(shí)間長(zhǎng)、運(yùn)維難度大，無(wú)法滿足快速靈活的廣域接入需求，有效支撐“可觀、可管、可控”的智能電網(wǎng)建設(shè)需求。
5G技術(shù)正好滿足了智能電網(wǎng)，尤其是配電網(wǎng)現(xiàn)階段進(jìn)一步發(fā)展的需求。它的網(wǎng)絡(luò)切片、能力開(kāi)放兩大創(chuàng)新功能，將為智能電網(wǎng)提供差異化服務(wù)保障，實(shí)現(xiàn)電力終端通信的可靠可管可控。這一切將在未來(lái)進(jìn)一步得到驗(yàn)證。
評(píng)論