“5G+數字電網”是世界一流電網亟需掌握的核心技術

　　當前，5G正在悄然潛入千行百業，用自身巨大的能量來給各行各業帶來更多價值。同時，以特高壓為代表的電力網絡也正加速向數字化轉型，那么“5G+數字電網”將會帶來哪些巨變呢?近日，在華為全聯接大會2020的5G激發行業新價值峰會上，南方電網總調通信處處長洪丹軻分享了南方電網“5G+數字電網”融入新基建的應用實踐。

　　南方電網成立于2002年12月，供電范圍包括：廣東、廣西、云南、 貴州、海南五省區，并與越南、泰國、緬甸、老撾等國家、地區電網相聯(其中香港地區超過25%用電量和澳門地區超過90%的用電量，都是由南方電網公司供應)。供電面積超100萬平方公里，供電人口達2.54億，占全國人口18.2%。同時2018年，南方電網正式成為3GPP全權會員代表(這里已經隱含著南方電網要用好5G，邁向智能化的格局)。

　　洪丹軻介紹說，電力系統發展趨勢是安全、可靠、綠色、高效，包括，實現電力生產、傳輸、消費各環節信息流、能量流及業務流貫通;服務發電側主動響應系統運行需求、負荷側主動參與系統調節;綜合調配能源的生產和消費，滿足新能源開發和多元用電需求;促進電力系統整體高效協調運行。南方電網要努力實現清潔友好發電、安全高效輸變電、靈活可靠配電、多樣互動用電的目標，為適應電力系統發展趨勢，南方電網提出向智能電網運營商，能源產業價值鏈整合商和能源生態系統服務商轉型的戰略目標，把數字化轉型作為公司發展的戰略路徑之一。

　　為了適應業務發展趨勢，南方電網正在積極推進數字化轉型。業務發展趨勢主要包括以下四點。

　　首先，“新能源、新業務”的大規模接入。新能源包括太陽能、風能、分布式儲能等;新業務包括充電樁、智能家居、網荷互動、遠程診斷等;新需求包括狀態監測、泛在感知、閉環控制等。

　　其次，“控制”由局部向全域拓展。如今電源結構正在發生深刻變化，電網調節能力難度陡增;長距離、大容量、交直流混聯，電網穩定形態更加復雜;全局電網系統協調控制成為必然;基于全景感知和實時決策，實現源網荷儲多類控制資源的協同控制。

　　第三，“響應”由骨干向末梢延伸。從輸變電控制，向配電網、分布式電源和用戶側末端拓展;控制點數量從十萬級向百萬級升級;控制時延從準實時向實時升級;控制頻次由低頻向高頻升級。

　　第四，信息“采集”爆發式增長。電表與電網互動將產生海量非計量信息;采集頻次和實時性提高;各種智能傳感、態勢感知數據海量增加。

　　洪丹軻表示，在南方電網的數字化轉型過程中，配網通信是主要瓶頸之一。

　　目前南方電網通信網的情況是，自建為主的主網通信加上以公網為主、自建為輔配網通信。主網通信：具備完善的光纖通信網絡，光纜實現35kV及以上廠站、辦公場所/營業廳全覆蓋;配用電通信：配用電終端點多面廣，受限于配網光纜敷設成本高、投資大、運維難，目前配網通信主要依賴于無線公網，其中兩大業務，計量自動化業務使用無線公網占比99.34%，配電自動化業務為89.08%。

　　為支撐5G與電網業務深度融合，構建電力5G虛擬專網。自2018年以來，南方電網聯合華為、中國移動等單位，共同推進“5G+數字電網”研究，并于2019年完成技術驗證，計劃2020~2021年逐步推進商用。

　　在頂層設計方面，比如：南方電網要建設一個什么樣的5G虛擬專網，運營商的核心網該怎么布，到底控制面和用戶面在南方電網這邊怎么部署更好，以及冗余備份的方式等等，還有管理上存在哪些問題，目前南方電網跟運營商已經經過了充分的溝通，初步達成了一些一致的意見。

　　目前，南方電網的5G+數字電網已經取得了豐富的實踐成果。

　　首先，實現了切片端到端打通。拉通業內首個5G SA切片端到端流程，支撐從售前、售中到售后的業務運營，網絡切片從技術實現走向業務實現。

　　第二，輸電領域實現巡檢無人化。南方電網輸電線路總長超30萬公里，電網公司的資產60%、70%是輸電線路，所以把輸電線路運營好、管理好是很關鍵的技術，通過輸電線路前端圖像視頻采集、AI邊緣計算分析、告警低時延回傳，減小線 路故障險情風險，提升巡線效率、提升電網可靠性，大幅度地提高勞動的生產效率。

　　第三，變電領域日常業務無人化智能化。目前有變電站超過7500個，而這些變電站大部分是無人的，但是電網的安全穩定運行，變電站是一個很重要的環節。5G技術用在變電站里面，有很多的應用場景，比如說巡檢機器人，無人機、電房里面的機器人，這些技術通過5G攝象頭的回傳，包括精準AI的技術能夠大幅度地提升變電站的勞動效率，據測算，使用了5G等新技術，變電效率至少提升了2.7倍。

　　第四，配電領域用5G授時CPE來解決配電網絡的差動保護。配電一直是電網通信的一個短板，長期以來，配網點多面廣，涉及到千家萬戶，所以說通信基本上是依靠運營商，自己是很少有光纜建設的。南方電網在5G的探索方面，最重要的是用5G授時CPE來解決配電網絡的差動保護，這是一個什么概念，電網里面有一個差動保護，如果出了故障以后，能夠快速定位故障，同時能夠切除故障，這樣的話能夠大幅度的縮小停電范圍，提高用戶供電可靠性。

　　“今年8月份南方電網在深圳首先商用了第一款全球5G授時的CPE終端，成功商業試運營，滿足了電網控制類業務毫秒級的低時延和微秒級的高精度授時，它的意義在于以前電網的控制業務是必須用有線來承載，包括國家層面的一些安全規定都必須用有線的方式來承載，用5G這種無線技術來承載電網的控制命令這是一個非常大的突破。”洪丹軻透露。

　　第五，用電領域實現自主選擇用電。這看起來簡單，其實實施起來很有意思。洪丹軻解釋說：“用電領域涉及到千家萬戶，以前大家抄表，每家每戶都有電表，電網公司是一家抄兩次表，可能每個人一年一個月就交一次電費。隨著數字化轉型的推進，我們要求電表的抄表的數量每15分鐘抄一次，一天要抄96個點的表，只有5G技術才能滿足這個要求，抄完表以后，用戶可能在手機上看什么時候電價是什么樣子，什么時候用電更合適，產生雙向互動，這也是一個非常大的應用。”

　　洪丹軻認為，5G為電網帶來全方位升級，能大幅提升生產、運營效率。首先，電網設備巡檢效率大幅提升。深圳供電局一份1330個檢查項目的巡 視表單，人工巡視原本需要3天時間，現在只需要1小時。巡視一回500千伏輸電線路，傳統人工巡視需要2個人巡視10天，現在用5G+無人機2 小時就可以完成。

　　其次，停電零感知。5G低時延特性有效承載配網差動保護，實現將故障隔離時間從秒級升級到毫秒級，大幅降低配網故障供電恢復時間。在深圳已實現輸變配典型業務應用落地，未來將在南方電網五省區范圍內陸續展開5G+數字電網應用實踐。

　　“為了進一步推動南方電網勇于5G新基建的實踐，南方電網正與中國移動合作，準備在廣州的南沙建立一個103平方公里，進行一個應用場景全面的試點。技術驗證，在2019年基本上完成了，沒有什么問題。還有一些業務的驗證，希望能夠通過業務的驗證，把各種業務類型的場景，由以前的一個點能夠變成一個面，來看看實際情況是怎么樣，希望在2021年的時候完成示范區內50類業務的全場景的示范，”洪丹軻表示，“我們也希望通過南沙這個項目，把我們在應用5G技術上可能遇到的一些問題能夠更好地展示出來。同時我們也希望能夠通過試點和移動運營商之間探討一下機制的問題。”

　　總的說來，洪丹軻認為，“5G+數字電網”是創建全球競爭力的世界一流電網亟需掌握的核心技術。下一步，南網電網公司將積極融入5G新基建應用實踐工作，攜手各方，圍繞5G在數字電網領域的新技術、新模式、新應用，充分發揮各自領域的資源優勢，共同探索存在問題的解決方案，推動5G技術與電網業務深度融合，打造“5G+數字電網”垂直行業應用標桿。