5G技術落地電網運營典型應用場景
時間:2019-09-16 來源:國家電網報 作者:本報記者 李婕茜

 

 

  當前,以人工智能、量子技術、移動通信、區塊鏈、邊緣計算、物聯網為代表的新一代信息技術加速突破應用,互聯網與傳統產業跨界融合成為發展新趨勢。5G技術從試驗向商用階段邁進,一道打開的閘門激發了產業界實質性參與建設的積極性,也給各行各業帶來了轉型發展的無限可能。

  這是一場關于“連接”的革命。5G技術毫秒級時延、超高密度連接、超高速率和超大帶寬的“殺手級”特性,恰好切中了物聯網發展中時延過高、功率不夠的痛點,也與國家電網有限公司泛在電力物聯網建設相契合。如今,大量的5G技術已經在公司電網控制、信息采集、移動應用等業務中落地落實,一個又一個典型應用開始跳出圖紙、走向實際應用場景。

  泛在電力物聯網建設“加速度”

  今年年初,公司順應互聯網與傳統產業融合發展大勢,確立了“三型兩網、世界一流”新時代戰略目標。建設泛在電力物聯網,則是推進“三型兩網”建設的重要內容和關鍵環節。

  如今,5G技術“加盟”泛在電力物聯網建設,在移動應用類場景切實落地,幫助巡檢實現自主化、精益化和智能化。

  為加快推動泛在電力物聯網建設在天津落地,國網天津市電力公司大力推進“兩網融合”綜合示范工程,并充分應用先進通信技術,致力建設濱海新區繁榮宜居智慧新城。

  8月29日,在為全國第十屆殘運會暨第七屆特奧會提供電源的主要變電站——110千伏和暢路變電站,一臺紅白相間的六旋翼線路巡檢無人機在上空盤旋,而站內一臺深藍色機身、白色腦袋的新型巡檢機器人則不停巡視。

  國網天津電力將研發的基于5G技術的新型線路巡檢無人機和VR變電站智能巡檢機器人運用到保電工作中,極大提升了巡檢工作效率。

  過去,人們很難通過無人機拍攝的圖像發現輸電線路微小缺陷。現在基于5G技術的無人機用4K超高清視頻解決了這個問題。而搭載5G終端、多種物聯網傳感器和VR攝像頭的全自動虛擬現實智能巡檢機器人,不僅擁有能自動躲避障礙物的“眼睛”,還有幫助它開展高精度巡檢的智慧“大腦”,保證巡檢路線、查看設備位置的自由度。無人機、巡檢機器人與5G親密“牽手”,實現無人機電力巡檢向全自主化和智能化發展,為5G技術與電網業務應用融合發展提供了廣闊思路和實踐經驗,也為泛在電力物聯網實現萬物互聯提供“加速度”。

  在距離天津不遠的河北,5G技術同樣在泛在電力物聯網建設中發揮了重要作用。

  8月11日,家住河北省保定市鉆石小區的客戶于曉寧來到七一路供電營業廳,在智能機器人“優友”的引導下,通過自助終端交了電費。這是國網河北省電力有限公司首家引入5G網絡的智慧營業廳,營業廳投運以來運行高效有序。

  在七一路營業廳,高峰日均業務處理量達1300人次,其中自助終端承載近60%業務,相當于改造前的2倍。依托5G網絡全覆蓋,營業廳部署了智能機器人綜合柜員,機器人與云平臺數據高速傳輸,為客戶提供智慧服務,提升客戶線上辦電和線上交費體驗。客戶首次進入營業廳,機器人會對客戶進行人臉信息采集,在后臺快速匹配相關用電信息,為客戶提供對應的業務引導與提醒。客戶再次來到營業廳,機器人將自動識別客戶,根據其習慣提供個性化服務。

  搭建電力信息傳輸“高速立交橋”

  電力信息傳輸已經進入高速時代。隨著用電信息采集、配電自動化、分布式能源接入、電動汽車服務、用戶雙向互動等業務的快速發展,各類電網設備、電力終端、電力客戶的通信需求呈現爆發式增長,迫切需要與之相適應的新興通信技術及系統支撐。5G技術作為電力行業信息化智能化的重要抓手,廣泛使能電力系統各環節。

  中國電信北京研究院網絡技術與規劃部標準副總監夏旭曾公開表示,和電網一樣,電力通信網絡也有一個端到端的概念。發電、輸電、變電通常采用自建光纖專網的方式,而配電和用電則具備廣覆蓋、大連接的特征。對輸電來說,并行的5G頻段能很好地彌補過去電力專用頻段帶寬小、時延高的不足;而在配電和用電環節,未來5G電力切片有可能在現有光纖專網和LTE專網基礎上形成一個低成本、高質量的補充解決方案,實現電網“最后五公里”業務智能化。

  早在今年5G商用前,5G電力切片的研究便拉開了序幕。2017年,公司和華為公司、中國電信、北京未來科學城一道,依托國家重大專項,開展了5G電力切片聯創項目。這個覆蓋產、學、研、政的“超強戰隊”,于2018年1月發布了業界首個“5G網絡切片使能智能電網”產業報告。該報告是5G網絡切片國家重大專項課題的關鍵輸出成果之一,并首次從“5G切片+智能電網”視角出發,闡釋了智能電網在發展過程中遇到的挑戰、5G網絡切片在智能電網的潛在應用場景和方案分析。

  4月8日,5G電力切片研究迎來關鍵節點。全球首個基于最新3GPP標準5G SA網絡(獨立組網)的電力切片在江蘇南京完成測試。

  江蘇是用電大省,僅南京市的年用電負荷增長率就保持在7%左右,安全穩定的優質電能是江蘇經濟社會發展的重要基礎。要確保電網安全穩定運行,就必須廣泛吸納電力客戶參與源網荷互動。這次的測試正是基于5G高安全隔離、低時延和高可靠性能,為海量客戶的泛在互動提供新的解決思路。測試的成功,意味著不久的將來,因停電造成的經濟損失和社會影響有望降至最低,同時能耗將顯著下降,配網管理效率將顯著提升。

  基于5G SA網絡的電力切片究竟有哪些過人之處?實際上,應用這種電力切片,相當于給電力控制信號傳輸搭建了一座“高速立交橋”,數據處于不同的“高架橋”上,傳輸過程中不用“攔道”,也不會“撞車”,能實現點對點的高速直達。如果發現停電故障,尤其是在邊遠地區,處置效率將大幅提高。更為重要的是,有了這座“高速立交橋”,配電網絡的管理效率將極大提升,能耗損失也將大幅降低。未來,隨著電網末端客戶、設備感知能力的增強,泛在電力物聯網建設也將不斷向前推進。

  除了電力信息傳輸,電力信息采集同樣是5G技術“大顯身手”的舞臺。

  3月12日,河北省淶水縣南郭下村分布式光伏扶貧電站正式實現5G通信鏈路的全面打通,無數條記載著電站發電量、功率、轉化率等信息的非結構化數據,以每秒10G的速度遠程傳輸到國網分布式光伏云網主站,5G技術在光伏云網成功試運行。

  得益于此,光伏電站海量信息采集、現場設備監控等業務對通信網絡傳輸能力提出的更高需求得到了滿足。隨著數據傳輸速率與質量的提高,分布式光伏遠程診斷、運維檢修工作的效率也大幅提升。通過應用5G技術,光伏電站數據通道進一步擴展,手機、PAD、綜合能源服務“多表合一”數據采集終端等都能與光伏云網主站實現遠程實時互聯,為未來分布式光伏電站以更智慧高效的方式互聯、客戶以更便捷的方式參與光伏電站建設運營提供了廣闊空間。

  這只是當下5G技術在電網業務應用中的一個小鏡頭,屬于典型的信息采集類應用。這類應用點多面廣,具備海量終端廣覆蓋、大連接的特征,往往1平方千米范圍內就有成百上千個連接的點。隨著5G網絡切片技術的應用,未來采集頻次、內容、雙向互動方面都將發生改變,電動汽車充換電設施、電網狀態監測、視頻監控的信息采集需求也將隨著技術的進步而進一步得到滿足。

  設施共享實現電力通信雙贏

  2018年4月24日,公司與中國鐵塔公司簽署戰略合作協議。根據協議,雙方開啟“共享鐵塔”全新合作模式。電力塔和通信塔開放共享,對推動電力和通信基礎設施協調發展帶來數項重大利好,實現電力與通信行業雙贏。

  同年5月4日,湖北省宜昌市110千伏車伍二回線12號塔多了一位新的“家庭成員”。新加裝的5G試驗基站實現了對鐵塔的遠程視頻監控功能,“電力塔”和“通信塔”實現跨行業資源共享。湖北首座共享鐵塔“披掛上陣”,不僅能推進電力無線專網建設,為配網自動化、智能電網遠程操控提供支撐,提升國有資產利用率,還能節省國家土地資源和通信鐵塔單點建設投資,解決通信基礎設施建設中部分區域無線信號覆蓋弱、選址難的問題,真正實現多方受益、一舉多得。

  由于5G技術的加持,共享鐵塔迎來了發展的新一輪“猛長期”。

  8月20日,南京聯通公司小營5G基站成功開通,這是國內首次實現在變電站內建設5G基站,意味著江蘇南京供電公司在全國首創“5G+1G”(1G的“G”指供電網)建設運營模式。在110千伏旺蘭線上,國內首次利用輸電桿塔掛載5G基站,南京供電公司與南京鐵塔、中通服設計院組成聯合團隊,攻克了設備重量大幅增加、塔上設備需要供電等諸多5G共享新難題,在同一座單管塔上,同時掛設了移動公司4G、5G及電力無線專網天線,實現基礎資源的高度整合利用。

  “共享后可節約社會整體投資92.5億。減少征地面積84萬平方米,相當于節省出一個南京南站的面積。節約出的42萬噸鋼材,可建造1417千米高鐵線路,相當于1.1條京滬線的長度。”南京供電公司泛在電力物聯網辦公室負責人朱紅說。同時,得益于共享電力基礎設施部署5G基站帶來的“加速度”,南京5G建設全面提速,預計到9月底將建成開放95%以上的5G站點。

  目前,公司經營區域內的共享鐵塔正“遍地開花”。試點鐵塔加掛5G基站的效果,已經得到了驗證——

  在江蘇,今年已有792座專網基站以共享模式建設,44處桿塔被出租,大大節約了社會資源,包括鋼材2.4萬噸、投資6.1億元,減少土地征用5.1萬平方米。在陜西,2000年開始,電力通信光纖、10千伏桿塔、電纜溝道三種資源通道就逐步向運營商開放,租賃桿溝資源18012條·千米,出租纖芯資源2439對芯·米,已經形成了成熟的基礎資源共享經營模式。

  不久的將來,在5G技術的推動之下,共享鐵塔的經濟效益和社會效益,以及其對電力和通信行業的雙贏作用將會持續顯現、持續發揮更大作用。

  極限的速度、廣泛的連接、超低的時延、可靠的性能,帶來的是行業的爆發、效率的增長、資源的優化和服務的提升……5G的一切都深刻影響著電力行業發展。面向未來,公司將在電網業務中加快5G技術的應用落地,讓“瓦特”和“比特”碰撞出更多火花。

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