這是南方電網(wǎng)廣東廣州供電局基于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)用場景探索，也是該局5G智能電網(wǎng)建設(shè)成果的一個縮影。據(jù)了解，南方電網(wǎng)公司在南沙區(qū)明珠灣區(qū)域建立的國內(nèi)最大5G智能電網(wǎng)應(yīng)用示范區(qū)，應(yīng)用場景達51個，目前已完成上線業(yè)務(wù)14個，業(yè)務(wù)場景數(shù)量及驗證進度領(lǐng)跑行業(yè)。
打造具有電力特色的5G技術(shù) 為智能電網(wǎng)注入新動能
廣州南沙是粵港澳大灣區(qū)的地理中心，“在南沙區(qū)明珠灣試點5G+智能電網(wǎng)，有利于發(fā)揮輻射作用，為電網(wǎng)服務(wù)粵港澳大灣區(qū)建設(shè)提供良好的示范效應(yīng)。”廣州供電局系統(tǒng)運行部(電力調(diào)度控制中心)通信科高級經(jīng)理孫磊說。
該示范區(qū)以南沙明珠灣為中心，輻射周邊重要變電站及輸電線路，形成空間上點、線、面多維一體，業(yè)務(wù)上源、網(wǎng)、荷、儲全場景覆蓋，并以此為基礎(chǔ)承接國家發(fā)改委2020年新基建工程等多個重點任務(wù)，是南方電網(wǎng)公司關(guān)于5G虛擬專網(wǎng)建設(shè)的頂層設(shè)計的具體落地和實踐。
目前，廣州供電局已經(jīng)在該示范區(qū)開展了兩棲作業(yè)機器人、變電巡檢機器人、配電自動化(三遙)、PMU、智能配電房、計量自動化業(yè)務(wù)14個場景下業(yè)務(wù)終端與5G通信模塊的聯(lián)調(diào)測試。
值得一提的是，5G技術(shù)正好滿足了智能電網(wǎng)尤其是配電網(wǎng)現(xiàn)階段進一步發(fā)展的需求，為配網(wǎng)“最后一公里”難題提供更好的解決方案。
“我們測試中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有商用5G條件下，PMU(配電網(wǎng)廣域同步向量測量)達到對時300納秒級別。網(wǎng)絡(luò)延時平均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)自動化與物聯(lián)網(wǎng)研究室研究員徐全介紹道，PMU是安裝在配網(wǎng)的高精度微型同步相量測量裝置，具備高頻率采集、高精度測量的優(yōu)點，對網(wǎng)絡(luò)通信延時的要求非常高。
如果5G可以滿足配網(wǎng)PMU業(yè)務(wù)對通道帶寬、時延、時間同步等嚴(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。
更多5G+智能電網(wǎng)應(yīng)用落地實踐 電網(wǎng)發(fā)展前景展現(xiàn)更多可能性
一直以來，像廣州這種特大型城市電網(wǎng)，線路長、分布范圍廣，對于電網(wǎng)的巡檢與維護工作主要依靠人力，這樣的方式不僅效率慢、質(zhì)量低、覆蓋面不足，同時因為環(huán)境、天氣等因素，還可能給人員安全帶來威脅。基于此，在傳統(tǒng)方式巡檢下的電網(wǎng)經(jīng)常暴露出各種隱患和問題，造成供電困難。
“以前我們?nèi)粘Ｑ惨曅枰獌蓚€人花費半天時間，涉及數(shù)據(jù)高達2700多個。巡檢機器人代替之后，巡檢效率和精準(zhǔn)度都大幅提升。”在獅洋變電站，記者看到集可見光、紅外光、傳感器等基礎(chǔ)技術(shù)于一身的機器人，正在代替變電運行人員完成現(xiàn)場巡視檢查信息采集，并通過圖像識別、深度學(xué)習(xí)等智能技術(shù)算法處理，自動給出判斷結(jié)果。獅洋變電站工作人員告訴記者，5G電力巡檢機器人將巡檢拍攝的視頻實時回傳與實時分析，突破人工巡檢頻次和時間的瓶頸，實現(xiàn)真正無人化、自動化，節(jié)省大量巡檢人力和運營成本。
此外，廣州供電局還引入輸電線路兩棲帶電作業(yè)機器人，飛行上線，并在導(dǎo)線上行走巡視，通過5G網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場4K實時視頻數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)程智能控制主站，結(jié)合視頻AI分析，實現(xiàn)對輸電架空線路智能檢測，減輕人工巡檢的作業(yè)強度，提高輸電線路巡檢作業(yè)質(zhì)量和管理水平。
電力專用切片研究 5G應(yīng)用成為電力行業(yè)新的突破口
據(jù)了解，電力5G專用切片的研究、5G電力切片通信支撐平臺研發(fā)是51類電力業(yè)務(wù)接入5G的先決條件，是目前廣州供電局在通信技術(shù)領(lǐng)域的研究重點。
“目前，我們在探索和應(yīng)用5G電力專用切片架構(gòu)等方面開展了大量的研究工作，提出了多種先進通信技術(shù)的融合隔離方案。”廣州供電局通信中心安全生產(chǎn)部經(jīng)理王浩介紹，“在當(dāng)前，為了實現(xiàn)廣州電力通信網(wǎng)與電信運營商5G網(wǎng)絡(luò)相對通，我們試點部署了5G專用UPF設(shè)備，這是實現(xiàn)運行商5G網(wǎng)絡(luò)與電網(wǎng)各類型業(yè)務(wù)主站間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能的關(guān)鍵設(shè)備，目前電力專用5G UPF設(shè)備的安裝調(diào)測正在緊鑼密鼓的進行中，即將在近期實現(xiàn)與運營商網(wǎng)絡(luò)的無縫對接。”
南方電網(wǎng)公司總體上采用跟運營商合作的方式部署、租用5G電力虛擬專網(wǎng)，基于5G切片技術(shù)實現(xiàn)業(yè)務(wù)通道端到端的硬隔離，能更好地滿足電網(wǎng)業(yè)務(wù)安全、可靠、靈活、高效的需求。
廣州供電局預(yù)計在2020年底開展電力公網(wǎng)管理平臺與運營商5G切片管理平臺的對接，逐步實現(xiàn)對公網(wǎng)運營商5G網(wǎng)絡(luò)切片資源的可觀、可測、可控。
5G+智能配電網(wǎng)微型同步相量測量(PMU)業(yè)務(wù)、5G+配電自動化、5G+變電站巡檢機器人、5G+一鍵順控、5G+輸電兩棲作業(yè)機器人......5G正在與電網(wǎng)產(chǎn)生奇妙的化學(xué)反應(yīng)。
據(jù)了解，截至2020年10月底，廣州供電局已完成14類電力業(yè)務(wù)的5G連通性測試及業(yè)務(wù)調(diào)試上線，涵蓋輸電、變電、配電、用電、綜合等環(huán)節(jié)。預(yù)計至2021年底，廣州南沙5G+智能電網(wǎng)應(yīng)用示范區(qū)將實現(xiàn)電網(wǎng)51類業(yè)務(wù)集中應(yīng)用示范，打造電力行業(yè)與5G技術(shù)結(jié)合的精品案例。
廣州供電局將5G技術(shù)運用于電網(wǎng)各大業(yè)務(wù)領(lǐng)域：
1、5G+智能配電網(wǎng)微型同步相量測量(PMU)業(yè)務(wù)
5G高精度授時特性，為電力行業(yè)的基本測量量同步相量提供精確時標(biāo)，為高精度故障精確定位提供可能;在精確故障定位方面，可有效降低客戶停電時間，全面提升配電網(wǎng)供電可靠性，預(yù)計縮短故障處理時間45分鐘。
5G的低延時高可靠特性，為源-網(wǎng)-荷協(xié)調(diào)控制技術(shù)提供基礎(chǔ)，一方面可明顯改善配電網(wǎng)電壓質(zhì)量，向客戶提供優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟的電能，另一方面為電網(wǎng)與用戶供需互動提供了更快速更有效的互動方式。可以達到下網(wǎng)點功率波動率1分鐘內(nèi)≤10%、饋線電壓合格率≥99.99%。
2、5G+配電自動化
借助5G通信大帶寬、低時延的通信特性，配網(wǎng)自動化線路自愈功能的推進速度大幅增加，據(jù)統(tǒng)計，自愈功能投入后較自愈功能投入前，平均隔離故障并恢復(fù)非故障區(qū)域送電時間由小時級壓縮到3分鐘以內(nèi)，下降超過90%，而且較傳統(tǒng)故障搶修至少6人才能完成故障隔離和轉(zhuǎn)電的情況，自愈線路完全自主執(zhí)行、無需人力耗費。
3、5G+變電站巡檢機器人
運行人員運用5G通信機器人代替人工巡視，大大提高了巡視效率，減少了每天固定兩人次的人力支出，尤其在惡劣天氣下的機器人巡視，極大保證了運行人員的人身安全。同時傳統(tǒng)機器人終端使用自有AP網(wǎng)絡(luò)進行系統(tǒng)后臺與終端通信，存在網(wǎng)絡(luò)易被黑客攻擊、任務(wù)下發(fā)緩慢、實時巡視畫面清晰度不高等不足。現(xiàn)在采用5G進行通信，在機器人終端安裝5G通信模塊，可避免網(wǎng)絡(luò)被攻擊的風(fēng)險，保證高清實時畫面回傳，覆蓋面廣，傳輸速率快。
4、5G+一鍵順控
常規(guī)模式下，一臺220kV主變停電，需安排變電運行人員至少兩人次，耗時小時級。現(xiàn)在升級為一鍵順序控制模式，通過5G通道回傳現(xiàn)場高清視頻，輔助變電運行人員遠(yuǎn)程確認(rèn)操作控制情況，大大縮短操作時間。一臺主變由運行狀態(tài)轉(zhuǎn)為檢修狀態(tài)的操作可縮短至10分鐘。
5、5G+輸電兩棲作業(yè)機器人
目前對輸電線路采取的巡視檢查方法主要為人工巡視和電力無人機巡視，因架空線路地形復(fù)雜，線路長跨越大，日常巡視工作耗費大量時間和人力。5G+兩棲帶電作業(yè)機器人可直接在帶電導(dǎo)線進行作業(yè)，“可飛行”“可行走”的兩棲特點代替人工巡視，并突破傳統(tǒng)無人機只能看不能干及續(xù)航時間短、受航空管制等短板。兩棲帶電作業(yè)機器人作業(yè)續(xù)航時間可長達4小時，可實現(xiàn)超遠(yuǎn)距離超遠(yuǎn)視線作業(yè)，作業(yè)時間遠(yuǎn)超只有半小時續(xù)航能力的無人機。5G通信的大帶寬、低時延和高可靠性等特性，為兩棲作業(yè)機器人遠(yuǎn)程工作提供技術(shù)保障。此外5G通信可減少對寶貴光纖資源的占用，利用5G切片，實現(xiàn)監(jiān)控數(shù)據(jù)安全快速可靠的回傳。
