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浙江移动打造5G+智慧电力最佳应用示范

2021-10-19 11:29:45 C114通信网

能源行业尤其是电力行业的科技创新,事关能源结构的调整以及国家能源安全。如何通过科技创新,聚焦“双碳”目标加快电力企业数字化转型与改革创新,走出一条数字经济和能源经济融合发展之路?不久前,工信部等十部门联合发布《5G应用“扬帆”行动计划(2021-2023年)》,为进一步落实能源领域5G应用实施方案,加强5G在智能电网中的应用指明了方向,而2021年以来中国移动浙江公司和国网浙江电力公司深入合作,创新5G切片的商务模式,建设覆盖浙江全省的5G电力专网,并落地了一批以5G技术为基础的智慧电力应用,实现配电高度自动化、提升电力业务效率,打造了5G+智慧电力的典型示范,为响应“双碳”目标的达成、推动电力行业高质量发展提供强有力支撑。

打造切片应用,贯穿多业务场景,5G成为智能电网最优选择

众所周知,电网是一个复杂的系统,在发电端,风能、太阳能等新能源不断接入;在用电端,充电桩、智能家居等应用也在不断增加……要驾驭这么一个复杂的电网,需要提升对电网状态的监测、处理能力,加强对电力系统的保护与控制,做好用电的需求侧响应。从这一要求出发,浙江移动联手国网浙江电力公司基于中国移动BAF体系,创新完成5G硬切片、5G软切片商务模式,全面打造安全、可靠、灵活、高效的通信网络支撑高弹性电网建设工作,加速电网从“源随荷动”向“源荷互动”的模式发展。

“浙江有上百万的终端分布在浙江10.5万平方公里土地上,点多面广,尤其是控制类终端,对通信接入安全要求很高。”国网浙江电力公司工作人员介绍,“以杭州萧山区为例,配网柱上开关共有上万个,若全使用光纤通信需新铺设数万公里管缆,成本极高。而利用4G公网,不能满足国网对控制类业务的安全要求。自建无线专网,产业链又无法支持。而目前5G正好是打造电力专网的最优选择。”

据了解,中国移动浙江公司全面落实贯彻集团公司5G SA网络建设部署,目前5G基站规模全国领先,省内已开通4.8万站以上,实现乡镇以上5G覆盖,并已开展5G SA网络规模应用。浙江移动良好的5G覆盖能力以及在5G切片技术应用方面的创新能力,为5G+智能电力项目的开展奠定了良好的基础。

自2020年起,中国移动浙江公司与国网浙江电力公司已开始围绕5G技术展开合作,推动5G技术与电力业务的深度融合。今年3月,国网浙江电力公司启动《5G公网应用示范工程》,全面启动基于5G的智慧电力建设。该工程构建了首个省级范围端到端垂直行业5G广域切片网络,提供泛在的电力无线专网,并在此基础上提供包括电源类(小水电站、光伏电站)、电网类(配电自动化、差动保护)、负荷类(秒级可中断负荷业务、分钟可中断负荷业务、平台型可中断负荷)、储能类业务(辅助设备控制类,比如无人机巡检、巡检机器人等)等一系列应用,目前已接入业务终端超过5000+台,开通3个切片、156个DNN,构建了5G切片管理体系,支撑全省完成接入业务类型14项,涵盖生产控制类、采集类、管理类等业务场景。

“这是一个充分展现5G属性的示范性行业应用,对5G网络的覆盖、性能以及技术创新能力具有很高的要求,公司上下专门成立攻坚小组,联合多个部门骨干,实现了多项5G电力应用的技术突破,也打造了清晰合理的5G切片应用的商业模式,在全国范围起到较好的示范效应,预计到2023年底接入终端将突破2万台,其中大部分都为控制类终端。”中国移动浙江公司工作人员说。

5G解开光缆束缚,达到响应毫秒级,实现配电自动化

5G电力专网具有端到端、安全隔离、按需定制等优点,依托5G网络广连接、大带宽、低时延的技术特点,成为助力5G智慧电力发展的“黑土地”。

配电网作为电网的“最后一公里”,是主网与用户之间连接的桥梁。在“双碳”政策下,配电网还承担着新能源的并网的职责,由于新能源具有随机性大、波动大等特征,要想保证电网主网电压稳定,就必须实时适配这种波动,实现所谓的“源网荷储”的协同互动。而5G与配电网的融合,真正实现了5G+配电自动化、5G+差动保护、5G+自动巡检、5G+源网荷储等应用。

“鸿华C919线鸿华C9190开关远程遥控成功,开关处于运行状态。”杭州萧山供电公司钱江供电所的工作人员向业内系统这样宣布,这意味着在浙江移动的技术助力下,该所正式实现了基于5G专网的架空线一二次融合智能开关远程遥控。

据了解,融合智能开关的遥控操作,一直是电力维护工作的重点和难点。原来只能通过运行人员现场操作,从钱江供电所赶到现场要开车30分钟以上,再加上工作人员还需要穿戴安全器具和登杆,整个过程需要一个小时。而通过5G进行开关远程遥控,大大提高了工作效率,也降低了现场人员高空作业的危险性。

据悉,浙江移动通过技术攻关,将配置5G模组的配电自动化终端接入5G专网,并通过专门的边缘计算平台实现指令的处理调度,确保客户平台数据不出园区,与公网安全隔离。在计划作业时,调度员可以远程控制开关,无需再赴现场;在处理故障时,调度员可以通过遥控精准隔离故障,真正实现故障区域准确隔离和非故障区域恢复,实现提速增效。

为保障2022年杭州亚运期间超高供电可靠性及全绿电供应,今年1月,国网杭州供电公司提出打造泛亚运5G能源互联示范区。中国移动浙江公司围绕杭州泛亚运示范区约280平方公里,通过核心网UPF下沉及端到端硬切片部署形式,组建高安全高可靠的5G电力专网,并实现10余项5G电力应用场景落地。

“开关远方遥控正常,遥测、遥信数据采集正常。”在泛亚运5G能源互联示范区,智能开关等配网设备通过5G专网,实现设备与配网自动化主站间的数据安全可靠传送,实现了配网自动化三遥。

“过去三遥业务主要通过部署光缆满足通信需求,若实现三遥全覆盖,光纤部署成本巨大。如今,通过5G网络切片组网及定制化特性,配电终端与配电主站之间的数据可靠传输,有效提升了配电的准确率和效率。”萧山电力工作人员介绍。

配网差动保护,是提升配电网系统自愈能力的利器。它通过配电线路两端节点实时电流值交互及比对,判断连接线路是否出现问题。

若问题出现,可快速切断配电线路,进行故障隔离及定位,避免连锁反应;在有备用线路情况下,快速进行线路切换,实现故障恢复。

“差动保护业务的通信要求高,现阶段通过专用光纤进行信号传输,建设成本高,不易部署。而5G低时延、高可靠特性可满足差动保护通信需求,配电线路上发生的故障可在几毫秒内自动切除,人们甚至感受不到故障的存在。”萧山电力工作人员介绍。

目前,通过5G电力专网,国网浙江电力公司实现了首个百万千瓦秒级可中断负荷终端安全接入工程,调节的负荷规模已达到200万千瓦,在全省的发电、输电、配电环节实现各地配网自动化三遥、配网差动保护。

从线路巡查到配电房,智慧电力迈向无人化

我们知道,输电线上的功率损耗很大,在远距离输电时就要利用大型电力变压器升高电压以减小电流,减少电能在输电线路上的损失,所以电力巡检是输电环节最大的痛点,传统的巡线模式需要工人爬到输电线路上“走钢丝”,翻山越岭的来检查设备或线路的状态。一般一人一天只能完成2~3个铁塔的巡视工作,不但工作量大,效率低,而且工作危险。随着5G智慧电力的到来,工作人员爬高塔、跑电站的日子也将渐行渐远。

随着机巢门打开,无人机慢慢升起,螺旋桨呼呼作响,无人机迅速爬升,按照既定航线飞向巡检点,杆塔上绝缘子、导地线等细节一一被高清摄像头精细化抓拍,并通过5G网络实时回传至智慧运检管控应用群。一旦识别安全隐患,无人机自动触发处理机制,第一时间消除隐患,简直是“慧眼如炬”。

这就是浙江移动宁波分公司与国网宁波供电公司共同开发的5G+无人机自主巡检应用。据悉,早在2019年,宁波移动便与国网宁波供电公司合作开展全国首个电力5G+无人机自主巡检应用试点,并在杭州湾新区建成全国首个“5G网联无人机”自主巡检示范基地。

在杭州湾新区,同一通道内线路密集,施工危险点多,需要投入大量的人力进行巡视驻守的特点。宁波移动与宁波国网选取杭州湾新区5座变电站布置机巢,制定了13条自主巡视航线,实现该区域473.6公里线路和760基杆塔的无人机自主巡视作业。

“基于三维建模技术的基础数据管理系统,可以为各巡检对象建立数字化档案,针对性制订关键部位精细化巡检策略,整体效率有效提升9倍。”宁波移动工作人员向记者介绍。目前,通道、树障、杆塔精细化机巡效率较人巡效率分别提升约5倍、3.5倍和4倍。

“传统无人机与控制台之间主要采用2.4G公共频段的WIFI或厂家私有协议通信,有效控制半径小于2公里。而利用5G高速移动切换的特性,无人机能在相邻基站切换时保障业务连续性,从而实现自主对具体杆塔、线路等关键部位进行精细化巡检,拍摄的4K高清视频将实时回传至人机协同管理平台,智能分析系统快速找出故障隐患点,自动触发干预机制,同步将问题点信息和相关指令传送至飞管平台,进一步推进工作闭环、生产力解放。”宁波电力工作人员说。

配电房是电力系统发、输、变、配环节中最贴近用户的节点。走进宁波格兰云天小区,配电房里藏着一个“智能管家”――5G轨道式机器人。巡检机器人搭配高清镜头,画面传输实现高带宽、低延迟,配电柜上的每个文字、数字、指针都清晰可见。相关数据会实时传送至远程监控中心,实现配电房的多方数据协同的综合监控和管理,完成小区配电房的无人化巡检。

“5G轨道巡检机器人能代替我到配电房现场巡检。现在,我会花更多的时间到重点设备检修、老旧设备更替和其他紧急任务。”国网宁波供电公司配电房工作人员表示。




责任编辑: 江晓蓓

标签: 浙江 智慧电力

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