5G網絡在電網行業的案例分析

　　5G滿足智能電網對安全的需求

　　由于5G技術采用授權頻段，因此移動運營商將除了提供高水準服務等級協定外，還可以提供身份驗證和核心網信令安全。

　　5G不僅提供了非常低的時延，還降低了許多新興市場的能源公司建立智能電網的門檻，能源公司將可再生能源作為主要電力來源。

　　可再生能源發電缺乏穩定性，導致輸電網絡能量出現波動，為了避免這種故障，產生的能量必須根據所消耗的能量進行調整。5G的低延遲廣覆蓋和快部署允許智能電網進行快速的信息交換，這在可再生能源為主要電能的市場非常有用。

　　典型應用場景一：智能分布式配電自動化

　　配電自動化(Distributed Automation)是一項集計算機技術、數據傳輸、控制技術、現代化設備及管理于一體的綜合信息管理系統，其目的是提高供電可靠性，改進電能質量，向用戶提供優質服務，降低運行費用，減輕運行人員的勞動強度。

　　配電自動化的發展大致經歷了三個階段：第一階段是基于自動化開關設備互相配合的階段，主要誒重合器和分段器，屬于機械化階段。第二階段是基于通信網絡、饋線終端單元和后臺計算機網絡的配電自動化階段，起到監視配電網絡運行狀態和遙控改變運行方式的作用，故障能及時察覺。第三階段在第二階段的基礎上增加了自動控制功能。

　　通過各終端間的對等通信實現智能判斷、分析、故障定位、故障隔離，以及非故障區域供電恢復等操作。從而實現故障處理過程全自動化，最大可能地減少故障停電時間和范圍，使供電網故障處理時間從“分鐘級”提高到“毫秒級”。

　　典型應用場景二——毫秒級精準負荷控制

　　電網負荷控制主要包括調度批量負荷控制和營銷負荷控制系統兩種控制模式。電網故障時，負荷控制主要通過第二道防線的穩控系統緊急切除負荷，防止電網穩定破壞;通過第三道防線的低頻低壓減載裝置負荷減載，避免電網崩潰。這種穩控裝置集中切負荷社會影響大，電網第三道防線措施意味著用電負荷更大面積損失。

　　采用基于穩控技術的精準負荷控制系統控制對象精準到生產企業內部的可中斷負荷，既滿足電網緊急情況下的應急處置，同時僅涉及經濟生活中的企業用戶，且為用的可中斷負荷，將經濟損失、社會影響降至最低，是目前負荷控制系統的一大技術創新。

　　精準負荷控制系統是利用毫秒級負荷平衡，以細粒度的控制延伸到末端，優先切除制冷等可中斷負荷，代替了傳統切除整條線路的方式。

　　典型場景應用三——低壓用電信息采集

　　低壓用電信息采集業務是對電力用戶的用電信息進行采集、處理和實時監控的系統，實現用電信息的自動采集、計量異常監測、電能質量監測、用電分析和管理、相關信息發布、分布式能源監控、智能用電設備的信息交互等功能。

　　電力用戶用電信息采集業務當前主要用于計量，傳輸數據業務，包括終端上傳主站的狀態量采集類型業務以及主站下發終端(下行方向)的常規總召命令，特點是上行流量大下行流量小，通信方式主要包括230M、無線公網和光纖傳輸等。

　　未來=新業務帶來用電信息數據實時上報的新需求，同時終端數量進一步提升。信息采集將進一步延伸到家庭，能夠獲取所有用電終端的負荷信息，以更精細化的實現供需平衡，牽引合理錯峰用電。

　　典型應用場景四——分布式電源

　　風力發電、太陽能發電、電動汽車充換電站、儲能設備及微網等新型分布式電源是一種建在用戶端的能源供應方式，可獨立運行也可并網運行。新能源電源年均增長1%，到2020年占全國總裝機的9.1%。

　　隨著能源變革發展的深入推進，對于清潔能源的快速并網等成為電網企業迫切需要解決的難題。分布式電源并網給配電網的安全穩定運行帶來了新的技術問題和挑戰。分布式電源的并入，網絡結構發生了根本變化，用戶既是用電方，又是發電方，電流呈現雙向流動，實施動態變化。

　　智能電網5G網絡切片方案

　　智能電網5G網絡安全體系

　　5G網絡使能智能化電網大視頻應用

　　變電站巡檢機器人：主要針對110KV及以上變電站范圍內的電力一次設備狀態綜合監控、安防巡視等需求，目前采用WiFi接入環境下的巡檢機器人主要保留在站內本地，并未能實時回傳至遠程監控中心。未來采用5Gd 巡檢機器人，將搭載多路高清攝像頭或環境監控傳感器，實時回傳數據到遠程監控中心，甚至可以進行簡單的帶電操作，如道閘開關控制。

　　移動式現場施工作業管控：在電力行業，涉及強電作業，施工安全要求極高，該場景主要針對電力施工現場的人員、工序、質量等全方位進行監管，并針對方案變更、突發事故處理等緊急情況提供遠程實時決策依據，提供事故溯源排查等功能。

　　配電房視頻綜合監視：針對配電網重要節點(開閉站)的運行狀態、資源情況進行監視。

　　輸電線路無人機巡檢

　　主要針對網架之間的輸電線路物理特性檢查，如彎曲變形、物理損壞等，一般用于高壓輸電的野外空曠場景，距離較遠。兩個桿塔之間線路長度在200-500米范圍，巡檢可包含若干個桿塔，延綿數公里。如通道內樹木檢測、覆冰監控、山火監控、外力破壞預警檢測等。

　　目前：主要通過輸電線路兩端檢測裝置靠復雜的電纜特性監測數據計算判斷，輔助以人工現場確認。無人機則主要采用2.4G頻段的WiFi或廠家私有通信協議，有效半徑一般低于2Km。

　　未來采用5G通信，伴隨著無人機續航力的增強，結合邊緣計算(MEC)的應用，將實現視頻、圖片、控制信息等他直接回傳控制臺，擴大無人機業務的連續性及覆蓋范圍，提升巡線效率。