5G給智能電網(wǎng)注入新動(dòng)能

1、5G給智能電網(wǎng)注入新動(dòng)能當(dāng)前，全球電力網(wǎng)絡(luò)正加速向智能電網(wǎng)升級(jí),信息通信也迅速向世時(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，3G應(yīng)用的主要場景有新能源功率預(yù)測與狀態(tài)感知、分散式風(fēng)電 組網(wǎng)管理與控制等。這些場景對(duì)無線通信的連接數(shù)和時(shí)延有較高要求。其中，集 中式新能源監(jiān)控需要白萬級(jí)的連接數(shù)，風(fēng)電的葉片變槳控制需要不超過20毫秒

2、 的低時(shí)延。在輸電段，3G應(yīng)用的主要場景是輸電線路狀態(tài)監(jiān)測和無人機(jī)巡檢。這類場 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)測需要連接和管理千 萬級(jí)的傳感器，無人機(jī)巡檢線路需要100Mbps級(jí)的大帶寬。在變電端，3G應(yīng)用的主要場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)，3G的應(yīng)用比較廣泛，涵蓋故障監(jiān)測定位到精準(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

3、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 百萬級(jí)和千萬級(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 岀的需求是廣連接，基本都在千萬級(jí)甚至上億。此外在應(yīng)急通信方面，5G也能更好地支持語音調(diào)度及視頻監(jiān)控等場景應(yīng)用， 提供更大的帶寬和更廣的連接，滿足臨時(shí)場景的爆發(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 商和設(shè)備商在推進(jìn)5G+智能電網(wǎng)應(yīng)用落地

4、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)山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

5、做分析處理，提升運(yùn)維效率。三是高級(jí)訃量。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。3G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)展場景契合背后，是5G

6、與智能電網(wǎng)在標(biāo)準(zhǔn)層面的“碰撞”。中國電力行業(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)營商以及華為一起致力于將 智能電網(wǎng)需求納入5G國際標(biāo)準(zhǔn)，截止LI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)、3G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，中國電力行業(yè)公司、運(yùn)營商及華為積極聯(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)

7、施之間的“融會(huì)貫通”。去年5月，南方電網(wǎng)與中國移動(dòng)、華為簽署5G使能智能電網(wǎng)M0U。6月，三 方聯(lián)合發(fā)布5G助力智能電網(wǎng)應(yīng)用口皮書并簽署戰(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)測試，并做好了深圳外場測試網(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)的外場測試，驗(yàn)證了 5G低時(shí)延及端到 端切片的安全隔離能力。在本次外場測試真實(shí)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，3G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

8、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)；笫三個(gè)切片承載公眾 業(yè)務(wù)。核心網(wǎng)、傳輸、無線在內(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。國家電網(wǎng)的5G應(yīng)用也熱火朝天。去年6月，國家電網(wǎng)與中國電信、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，國家電網(wǎng)與中國電信和華為聯(lián)合IHS