為更好地研究5G技術將為智能電網帶來怎樣的改變，以及智能電網對5G技術的需求基線，南方電網公司在廣州南沙建設“5G+智能電網”應用示范區，該區域可集中示范電網發輸配變用及綜合管理共50類業務場景，將于2021年底全部完成。其中廣東電網公司廣州供電局將于今年年底完成基于5G的23類智能電網典型業務場景研究及驗證。
目前，廣州供電局已經開展了兩棲作業機器人、變電巡檢機器人、配電自動化(三遙)、PMU、智能配電房、計量自動化業務6個場景下業務終端與5G通信模塊的聯調測試。
5G技術推動電網作業模式轉變
“施工車輛請注意，上方線路有高壓電，請立即停止施工，馬上遠離高壓線路，保持5米以上的安全距離!”
在廣州市南沙區大崗鎮新聯一村和新聯二村連片的碧綠田野上，14家施工單位的挖掘機等大型器械正干得熱火朝天。這里是大崗先進制造業基地的施工現場。某工地一輛挖掘機，不小心闖進廣州南沙供電局大崗供電所設定的電力設施保護區，觸發了報警模式，高清攝像頭通過5G實時回傳畫面。
在大崗供電所防外力破壞指揮中心視頻監控系統平臺，一臺無人機收到命令后，立即從機巢起飛，后臺人員遠程操控，對現場的“泥頭車”喊話制止。這是廣州供電局基于5G技術“天眼系統”，在防治電力設施外力破壞方面的應用場景探索。
利用無人機防治電力設施外力破壞，在廣州供電局早有想法。受制于無人機通信信號長距離傳輸等困難,實施過程往往難以湊效?，F在有了5G，一切有了可能。廣州南沙供電局大崗供電所運行維護班班員高軍偉站在大崗供電所的天臺上，指著正在充電的無人機：“以后我們的員工就坐在對面辦公室里，無人機就像放飛出去的鴿子，定點定時飛走了，監管完成后又自己飛回來。同時，外部線路的圖像還能實時傳送回平臺。”
超高帶寬、超低延時、超大規模連接優勢的5G技術還將在更大范圍內改變電力行業傳統業務運營方式和作業模式，推動智能電網嬗變。
PMU是安裝在配網的高精度微型同步相量測量裝置，具備高頻率采集、高精度測量的優點，提高配網運行狀態的實時監控，實現高精度測量、信息融合、狀態估計、故障診斷與精確定位、協調控制等，因此對網絡通信延時的要求非常高。
“我們測試中發現，現有商用5G條件下，PMU達到對時300納秒級別，完全滿足了配網PMU高精度對時1微秒要求。網絡延時平均14毫秒，遠遠低于4G技術下的100毫秒，非常了不起。”南網科研院配電技術研究所配網自動化與物聯網研究室研究員徐全說。
據廣州供電局系統運行部(電力調度控制中心)通信科高級經理孫磊介紹，如果5G可以滿足配網PMU業務對通道帶寬、時延、時間同步等嚴苛的要求，理論上它就可以滿足絕大多數電力業務需求。從前期測試數據來看，一切進展順利。
孫磊提到，5G技術在電網要求的安全可靠傳輸數據方面也正在經受驗證。在獅洋變電站，集可見光、紅外光、傳感器等基礎技術于一身的機器人，可代替變電運行人員完成現場巡視檢查信息采集，并通過圖像識別、深度學習等智能技術算法處理，自動給出判斷結果，實現變電站巡視的無人化替代。
這背后要依靠5G替代現有WiFi自組網技術。“電網對通信的安全要求非常高。5G可基于切片技術提供虛擬的行業專網。它的安全隔離性還需進行全面的測試驗證。”
通信建設和維護成本將大幅降低
“5G還可能帶來商業模式的轉變，比如原來按流量結算可能變成預占資源收費，這種收費模式的改變，也將改變電網的一些終端數據采集模式。比如實現智能電表數據的直采等。”孫磊說。
不僅如此，5G技術還將大幅降低配電網業務中通信建設和維護的成本。經過多年建設，南方電網公司110千伏及以上變電站等區域已實現光纖覆蓋。
但是，隨著電力物聯網及智能變電站的業務發展，如輸電線路視頻監控、電力隧道環境及視頻監控、變電站視頻及環境監控、變電站巡檢機器人、移動作業/巡檢等業務興起，業務呈現出大帶寬、高可靠、移動性等特點，需要考慮引入可靠的無線通信方式解決業務接入。
配用電領域，點多面廣，現有光纖覆蓋建設成本高、開通時間長、運維難度大，無法滿足快速靈活的廣域接入需求，有效支撐“可觀、可管、可控”的智能電網建設需求。
5G技術正好滿足了智能電網，尤其是配電網現階段進一步發展的需求。它的網絡切片、能力開放兩大創新功能，將為智能電網提供差異化服務保障，實現電力終端通信的可靠可管可控。這一切將在未來進一步得到驗證。
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