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2020/9/25 19:44

南方电网洪丹轲:“5G+数字电网”是世界一流电网亟需掌握的核心技术

厂商供稿  

当前,5G正在悄然潜入千行百业,用自身巨大的能量来给各行各业带来更多价值。同时,以特高压为代表的电力网络也正加速向数字化转型,那么“5G+数字电网”将会带来哪些巨变呢?9月23日,在华为全联接大会2020的5G激发行业新价值峰会上,南方电网总调通信处处长洪丹轲分享了南方电网“5G+数字电网”融入新基建的应用实践。

南方电网成立于2002年12月,供电范围包括:广东、广西、云南、贵州、海南五省区,并与越南、泰国、缅甸、老挝等国家、地区电网相联(其中香港地区超过25%用电量和澳门地区超过90%的用电量,都是由南方电网公司供应)。供电面积超100万平方公里,供电人口达2.54亿,占全国人口18.2%。同时2018年,南方电网正式成为3GPP全权会员代表(这里已经隐含着南方电网要用好5G,迈向智能化的格局)。

洪丹轲介绍说,电力系统发展趋势是安全、可靠、绿色、高效,包括,实现电力生产、传输、消费各环节信息流、能量流及业务流贯通;服务发电侧主动响应系统运行需求、负荷侧主动参与系统调节;综合调配能源的生产和消费,满足新能源开发和多元用电需求;促进电力系统整体高效协调运行。南方电网要努力实现清洁友好发电、安全高效输变电、灵活可靠配电、多样互动用电的目标,为适应电力系统发展趋势,南方电网提出向智能电网运营商,能源产业价值链整合商和能源生态系统服务商转型的战略目标,把数字化转型作为公司发展的战略路径之一。

为了适应业务发展趋势,南方电网正在积极推进数字化转型。业务发展趋势主要包括以下四点。

首先,“新能源、新业务”的大规模接入。新能源包括太阳能、风能、分布式储能等;新业务包括充电桩、智能家居、网荷互动、远程诊断等;新需求包括状态监测、泛在感知、闭环控制等。

其次,“控制”由局部向全域拓展。如今电源结构正在发生深刻变化,电网调节能力难度陡增;长距离、大容量、交直流混联,电网稳定形态更加复杂;全局电网系统协调控制成为必然;基于全景感知和实时决策,实现源网荷储多类控制资源的协同控制。

第三,“响应”由骨干向末梢延伸。从输变电控制,向配电网、分布式电源和用户侧末端拓展;控制点数量从十万级向百万级升级;控制时延从准实时向实时升级;控制频次由低频向高频升级。

第四,信息“采集”爆发式增长。电表与电网互动将产生海量非计量信息;采集频次和实时性提高;各种智能传感、态势感知数据海量增加。

洪丹轲表示,在南方电网的数字化转型过程中,配网通信是主要瓶颈之一。

目前南方电网通信网的情况是,自建为主的主网通信加上以公网为主、自建为辅配网通信。主网通信:具备完善的光纤通信网络,光缆实现35kV及以上厂站、办公场所/营业厅全覆盖;配用电通信:配用电终端点多面广,受限于配网光缆敷设成本高、投资大、运维难,目前配网通信主要依赖于无线公网,其中两大业务,计量自动化业务使用无线公网占比99.34%,配电自动化业务为89.08%。

为支撑5G与电网业务深度融合,构建电力5G虚拟专网。自2018年以来,南方电网联合华为、中国移动等单位,共同推进“5G+数字电网”研究,并于2019年完成技术验证,计划2020~2021年逐步推进商用。

在顶层设计方面,比如:南方电网要建设一个什么样的5G虚拟专网,运营商的核心网该怎么布,到底控制面和用户面在南方电网这边怎么部署更好,以及冗余备份的方式等等,还有管理上存在哪些问题,目前南方电网跟运营商已经经过了充分的沟通,初步达成了一些一致的意见。

目前,南方电网的5G+数字电网已经取得了丰富的实践成果。

首先,实现了切片端到端打通。拉通业内首个5G SA切片端到端流程,支撑从售前、售中到售后的业务运营,网络切片从技术实现走向业务实现。

第二,输电领域实现巡检无人化。南方电网输电线路总长超30万公里,电网公司的资产60%、70%是输电线路,所以把输电线路运营好、管理好是很关键的技术,通过输电线路前端图像视频采集、AI边缘计算分析、告警低时延回传,减小线路故障险情风险,提升巡线效率、提升电网可靠性,大幅度地提高劳动的生产效率。

第三,变电领域日常业务无人化智能化。目前有变电站超过7500个,而这些变电站大部分是无人的,但是电网的安全稳定运行,变电站是一个很重要的环节。5G技术用在变电站里面,有很多的应用场景,比如说巡检机器人,无人机、电房里面的机器人,这些技术通过5G摄象头的回传,包括精准AI的技术能够大幅度地提升变电站的劳动效率,据测算,使用了5G等新技术,变电效率至少提升了2.7倍。

第四,配电领域用5G授时CPE来解决配电网络的差动保护。配电一直是电网通信的一个短板,长期以来,配网点多面广,涉及到千家万户,所以说通信基本上是依靠运营商,自己是很少有光缆建设的。南方电网在5G的探索方面,最重要的是用5G授时CPE来解决配电网络的差动保护,这是一个什么概念,电网里面有一个差动保护,如果出了故障以后,能够快速定位故障,同时能够切除故障,这样的话能够大幅度的缩小停电范围,提高用户供电可靠性。

“今年8月份南方电网在深圳首先商用了第一款全球5G授时的CPE终端,成功商业试运营,满足了电网控制类业务毫秒级的低时延和微秒级的高精度授时,它的意义在于以前电网的控制业务是必须用有线来承载,包括国家层面的一些安全规定都必须用有线的方式来承载,用5G这种无线技术来承载电网的控制命令这是一个非常大的突破。”洪丹轲透露。

第五,用电领域实现自主选择用电。这看起来简单,其实实施起来更加奇幻。洪丹轲解释说:“用电领域涉及到千家万户,以前大家抄表,每家每户都有电表,电网公司是一家抄两次表,可能每个人一年一个月就交一次电费。随着数字化转型的推进,我们要求电表的抄表的数量每15分钟抄一次,一天要抄96个点的表,只有5G技术才能满足这个要求,抄完表以后,用户可能在手机上看什么时候电价是什么样子,什么时候用电更合适,产生双向互动,这也是一个非常大的应用。”

洪丹轲认为,5G为电网带来全方位升级,能大幅提升生产、运营效率。首先,电网设备巡检效率大幅提升。深圳供电局一份1330个检查项目的巡视表单,人工巡视原本需要3天时间,现在只需要1小时。巡视一回500千伏输电线路,传统人工巡视需要2个人巡视10天,现在用5G+无人机2小时就可以完成。

其次,停电零感知。5G低时延特性有效承载配网差动保护,实现将故障隔离时间从秒级升级到毫秒级,大幅降低配网故障供电恢复时间。在深圳已实现输变配典型业务应用落地,未来将在南方电网五省区范围内陆续展开5G+数字电网应用实践。

“为了进一步推动南方电网勇于5G新基建的实践,南方电网正与中国移动合作,准备在广州的南沙建立一个103平方公里,进行一个应用场景全面的试点。技术验证,在2019年基本上完成了,没有什么问题。还有一些业务的验证,希望能够通过业务的验证,把各种业务类型的场景,由以前的一个点能够变成一个面,来看看实际情况是怎么样,希望在2021年的时候完成示范区内50类业务的全场景的示范,”洪丹轲表示,“同时我们也希望通过南沙这个项目,把我们在应用5G技术上可能遇到的一些问题能够更好地展示出来,同时我们也希望能够通过试点和移动运营商之间探讨一下机制的问题,”

总的说来,洪丹轲认为,“5G+数字电网”是创建全球竞争力的世界一流电网亟需掌握的核心技术。下一步,南网电网公司将积极融入5G新基建应用实践工作,携手各方,围绕5G在数字电网领域的新技术、新模式、新应用,充分发挥各自领域的资源优势,共同探索存在问题的解决方案,推动5G技术与电网业务深度融合,打造“5G+数字电网”垂直行业应用标杆。

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