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(dá)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(jìn)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(jī)器人、變電巡檢機(jī)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(jìn)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(dá)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(hù)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(dá)2700多個。巡檢機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(qiáng)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(jìn)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(jìn)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(jī)器人、5G+一鍵順控、5G+輸電兩棲作業(yè)機(jī)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(jì)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(dá)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(jìn)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(jī)器人
運行人員運用5G通信機(jī)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(jī)器人巡視，極大保證了運行人員的人身安全。同時傳統(tǒng)機(jī)器人終端使用自有AP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)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(jìn)行通信，在機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)器人可直接在帶電導(dǎo)線進(jìn)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(jī)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(jī)器人作業(yè)續(xù)航時間可長達(dá)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(jī)。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(jī)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。
