這是南方電網(wǎng)廣東廣州供電局基于5G技術(shù)“天眼系統”，在防治電力設施外力破壞方面的應用場(chǎng)景探索，也是該局5G智能電網(wǎng)建設成果的一個(gè)縮影。據了解，南方電網(wǎng)公司在南沙區明珠灣區域建立的國內最大5G智能電網(wǎng)應用示范區，應用場(chǎng)景達51個(gè)，目前已完成上線(xiàn)業(yè)務(wù)14個(gè)，業(yè)務(wù)場(chǎng)景數量及驗證進(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(dòng)能
廣州南沙是粵港澳大灣區的地理中心，“在南沙區明珠灣試點(diǎn)5G+智能電網(wǎng)，有利于發(fā)揮輻射作用，為電網(wǎng)服務(wù)粵港澳大灣區建設提供良好的示范效應。”廣州供電局系統運行部(電力調度控制中心)通信科高級經(jīng)理孫磊說(shuō)。
該示范區以南沙明珠灣為中心，輻射周邊重要變電站及輸電線(xiàn)路，形成空間上點(diǎn)、線(xiàn)、面多維一體，業(yè)務(wù)上源、網(wǎng)、荷、儲全場(chǎng)景覆蓋，并以此為基礎承接國家發(fā)改委2020年新基建工程等多個(gè)重點(diǎn)任務(wù)，是南方電網(wǎng)公司關(guān)于5G虛擬專(zhuān)網(wǎng)建設的頂層設計的具體落地和實(shí)踐。
目前，廣州供電局已經(jīng)在該示范區開(kāi)展了兩棲作業(yè)機器人、變電巡檢機器人、配電自動(dòng)化(三遙)、PMU、智能配電房、計量自動(dòng)化業(yè)務(wù)14個(gè)場(chǎng)景下業(yè)務(wù)終端與5G通信模塊的聯(lián)調測試。
值得一提的是，5G技術(shù)正好滿(mǎn)足了智能電網(wǎng)尤其是配電網(wǎng)現階段進(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，現有商用5G條件下，PMU(配電網(wǎng)廣域同步向量測量)達到對時(shí)300納秒級別。網(wǎng)絡(luò )延時(shí)平均14毫秒，遠遠低于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(diǎn)，對網(wǎng)絡(luò )通信延時(shí)的要求非常高。
如果5G可以滿(mǎn)足配網(wǎng)PMU業(yè)務(wù)對通道帶寬、時(shí)延、時(shí)間同步等嚴苛的要求，理論上它就可以滿(mǎn)足絕大多數電力業(yè)務(wù)需求。
更多5G+智能電網(wǎng)應用落地實(shí)踐 電網(wǎng)發(fā)展前景展現更多可能性
一直以來(lái)，像廣州這種特大型城市電網(wǎng)，線(xiàn)路長(cháng)、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(shí)因為環(huán)境、天氣等因素，還可能給人員安全帶來(lái)威脅?；诖?，在傳統方式巡檢下的電網(wǎng)經(jīng)常暴露出各種隱患和問(wèn)題，造成供電困難。
“以前我們日常巡視需要兩個(gè)人花費半天時(shí)間，涉及數據高達2700多個(gè)。巡檢機器人代替之后，巡檢效率和精準度都大幅提升。”在獅洋變電站，記者看到集可見(jiàn)光、紅外光、傳感器等基礎技術(shù)于一身的機器人，正在代替變電運行人員完成現場(chǎng)巡視檢查信息采集，并通過(guò)圖像識別、深度學(xué)習等智能技術(shù)算法處理，自動(dòng)給出判斷結果。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(shí)時(shí)回傳與實(shí)時(shí)分析，突破人工巡檢頻次和時(shí)間的瓶頸，實(shí)現真正無(wú)人化、自動(dòng)化，節省大量巡檢人力和運營(yíng)成本。
此外，廣州供電局還引入輸電線(xiàn)路兩棲帶電作業(yè)機器人，飛行上線(xiàn)，并在導線(xiàn)上行走巡視，通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò )將現場(chǎng)4K實(shí)時(shí)視頻數據傳送到遠程智能控制主站，結合視頻AI分析，實(shí)現對輸電架空線(xiàn)路智能檢測，減輕人工巡檢的作業(yè)強度，提高輸電線(xiàn)路巡檢作業(yè)質(zhì)量和管理水平。
電力專(zhuān)用切片研究 5G應用成為電力行業(yè)新的突破口
據了解，電力5G專(zhuān)用切片的研究、5G電力切片通信支撐平臺研發(fā)是51類(lèi)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(diǎn)。
“目前，我們在探索和應用5G電力專(zhuān)用切片架構等方面開(kāi)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，“在當前，為了實(shí)現廣州電力通信網(wǎng)與電信運營(yíng)商5G網(wǎng)絡(luò )相對通，我們試點(diǎn)部署了5G專(zhuān)用UPF設備，這是實(shí)現運行商5G網(wǎng)絡(luò )與電網(wǎng)各類(lèi)型業(yè)務(wù)主站間的數據轉發(fā)功能的關(guān)鍵設備，目前電力專(zhuān)用5G UPF設備的安裝調測正在緊鑼密鼓的進(jìn)行中，即將在近期實(shí)現與運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )的無(wú)縫對接。”
南方電網(wǎng)公司總體上采用跟運營(yíng)商合作的方式部署、租用5G電力虛擬專(zhuān)網(wǎng)，基于5G切片技術(shù)實(shí)現業(yè)務(wù)通道端到端的硬隔離，能更好地滿(mǎn)足電網(wǎng)業(yè)務(wù)安全、可靠、靈活、高效的需求。
廣州供電局預計在2020年底開(kāi)展電力公網(wǎng)管理平臺與運營(yíng)商5G切片管理平臺的對接，逐步實(shí)現對公網(wǎng)運營(yíng)商5G網(wǎng)絡(luò )切片資源的可觀(guān)、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(dòng)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。
據了解，截至2020年10月底，廣州供電局已完成14類(lèi)電力業(yè)務(wù)的5G連通性測試及業(yè)務(wù)調試上線(xiàn)，涵蓋輸電、變電、配電、用電、綜合等環(huán)節。預計至2021年底，廣州南沙5G+智能電網(wǎng)應用示范區將實(shí)現電網(wǎng)51類(lèi)業(yè)務(wù)集中應用示范，打造電力行業(yè)與5G技術(shù)結合的精品案例。
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(shí)特性，為電力行業(yè)的基本測量量同步相量提供精確時(shí)標，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(hù)停電時(shí)間，全面提升配電網(wǎng)供電可靠性，預計縮短故障處理時(shí)間45分鐘。
5G的低延時(shí)高可靠特性，為源-網(wǎng)-荷協(xié)調控制技術(shù)提供基礎，一方面可明顯改善配電網(wǎng)電壓質(zhì)量，向客戶(hù)提供優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟的電能，另一方面為電網(wǎng)與用戶(hù)供需互動(dòng)提供了更快速更有效的互動(dòng)方式?？梢赃_到下網(wǎng)點(diǎn)功率波動(dòng)率1分鐘內≤10%、饋線(xiàn)電壓合格率≥99.99%。
2、5G+配電自動(dòng)化
借助5G通信大帶寬、低時(shí)延的通信特性，配網(wǎng)自動(dòng)化線(xiàn)路自愈功能的推進(jìn)速度大幅增加，據統計，自愈功能投入后較自愈功能投入前，平均隔離故障并恢復非故障區域送電時(shí)間由小時(shí)級壓縮到3分鐘以?xún)?，下降超過(guò)90%，而且較傳統故障搶修至少6人才能完成故障隔離和轉電的情況，自愈線(xiàn)路完全自主執行、無(wú)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(shí)傳統機器人終端使用自有AP網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行系統后臺與終端通信，存在網(wǎng)絡(luò )易被黑客攻擊、任務(wù)下發(fā)緩慢、實(shí)時(shí)巡視畫(huà)面清晰度不高等不足?，F在采用5G進(jìn)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(shí)時(shí)畫(huà)面回傳，覆蓋面廣，傳輸速率快。
4、5G+一鍵順控
常規模式下，一臺220kV主變停電，需安排變電運行人員至少兩人次，耗時(shí)小時(shí)級?，F在升級為一鍵順序控制模式，通過(guò)5G通道回傳現場(chǎng)高清視頻，輔助變電運行人員遠程確認操作控制情況，大大縮短操作時(shí)間。一臺主變由運行狀態(tài)轉為檢修狀態(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(xiàn)路采取的巡視檢查方法主要為人工巡視和電力無(wú)人機巡視，因架空線(xiàn)路地形復雜，線(xiàn)路長(cháng)跨越大，日常巡視工作耗費大量時(shí)間和人力。5G+兩棲帶電作業(yè)機器人可直接在帶電導線(xiàn)進(jìn)行作業(yè)，“可飛行”“可行走”的兩棲特點(diǎn)代替人工巡視，并突破傳統無(wú)人機只能看不能干及續航時(shí)間短、受航空管制等短板。兩棲帶電作業(yè)機器人作業(yè)續航時(shí)間可長(cháng)達4小時(shí)，可實(shí)現超遠距離超遠視線(xiàn)作業(yè)，作業(yè)時(shí)間遠超只有半小時(shí)續航能力的無(wú)人機。5G通信的大帶寬、低時(shí)延和高可靠性等特性，為兩棲作業(yè)機器人遠程工作提供技術(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(shí)現監控數據安全快速可靠的回傳。
