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5G赋能智能电网

作者:钟慧 来源:中国电子报 发布时间:2020-09-15 浏览:
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5G于垂直行业、ToB市场的应用前景在被普遍看好的同时,也面临巨大挑战。跨行业交叉渗透,需要通信行业与垂直行业在技术、业务、管理等多个方面能够互相理解和交融。近日,中国南方电网、广东省电信规划设计院、全球能源互联网研究院、国网青岛供电公司、北京四方继保、南京南瑞信通、中国移动、中国电信、中国联通、华为等5G确定性网络产业联盟内的多家企业,联合发布了《5G确定性网络@电力:需求、技术及实践》产业白皮书(以下简称“白皮书”),希望破题5G对电力行业的赋能方案。

电力有望成为首波5G商用行业

我国5G网络覆盖能力正在快速发展。工信部信息通信发展司司长闻库在9月初召开的服贸会上表示,目前全国已经建成48万个5G基站,接入网络的5G终端达到1亿个。中国电信和中国联通日前也宣布,双方通过共建共享,目前已经实现了5G网络在地级及以上城市的覆盖。到9月30日之前,实现5G独立组网的地级城市的覆盖。

伴随着5G R16标准版本的冻结、CCSA(中国通信标准化协会)端到端网络切片标准的确定,以及中国三大运营商5G SA独立组网建设的持续快速推进,2020年将成为中国5G ToB商用的元年。而相比ToC,ToB的最关键差异化需求在于行业需要一张确定性网络,即为所承载的业务提供包括时延、抖动、丢包率等关键指标在内的确定性业务保证的能力。

5G确定性网络依托5G原生的超大带宽、超低时延与超高可靠性、海量接入三大特性,结合网络切片、MEC边缘计算等关键解决方案,可以很好地匹配电网行业对于业务可用、安全可靠、可管可控的核心诉求,为电力终端接入网提供泛在、灵活、低成本、高质量的全新技术选择,因此电力有望成为5G ToB商用的第一波行业之一。

5G确定性网络产业联盟成立于2019年6月,现拥有100多家成员单位,在智能电网的技术研究和产业发展上一直走在业界前列,发布了多篇智能电网领域产业白皮书,开展了一系列基于5G确定性网络的跨行业合作,树立了国家电网和中国南方电网智能电网行业样板,为3GPP R18 5G+智能电网标准立项提供了关键输入。

据介绍,5GDNA(5G确定性网络产业联盟)能源互联网小组集合了电网公司、电力终端和应用提供商、系统集成商、电信运营商、网络设备提供商等端到端产业链的力量,共同编制了白皮书,一方面统一产业共识、形成电力行业对5G确定性网络的需求基线,另一方面也希望能够有助于运营商提前做好网络能力准备,共同加速5G智能电网的商用进程。

行业数字化对5G诉求有三个维度

综合10多个行业、100多个应用场景的解析和实践,行业数字化对5G网络的诉求可收敛为3个维度,即能力可编排的差异化(Differentiated)网络,数据安全有保障的专属(Dedicated)网络,以及自主管理可自助服务的DIY网络。

差异化网络是行业数字化的关键诉求。不同于公众消费者用户的普遍需求,行业应用的需求是千差万别、多维度的。

例如,远程抄表需要的网络连接很多,对带宽和时延并不敏感。而远程医疗、自动驾驶等业务对网络的确定性低时延、安全可靠提出更高的要求,每年的故障时间只有几秒钟。5G为行业数字化打开想象空间,缘于5G可以提供多维度的有体验保证的网络能力。

专属网络保证数据安全隔离和数据隐私保护,是行业应用的普遍要求。对于工业互联网、智能电网等行业,网络安全、分权分域管理、资源的隔离、数据及信令的保护是这类严苛类行业应用场景基本的要求。用户数据以及业务数据不出园区,要求做到公网专用,是行业应用的共性需求。

可DIY的自助网络,是行业快速创新不可或缺的部分。响应快速变化的业务需求,行业用户希望能够自定义、按需设计、DIY自己的网络。

专家表示,白皮书从这三个维度出发,重点针对智能电网对5G确定性网络的关键需求进行了具象化、实例化、量化的详细解读和分析。以原子能力的方式,针对匹配行业需求所需要的关键技术和解决方案进行了深度解析,并辅以外场PoC的实测结果,初步验证了5G确定性网络赋能智能电网和能源互联网行业数字化转型的可行性。

CIGRE中国委员会D2-5G工作组组长、5G确定性网络产业联盟专委会专家刘建明表示,电力作为关系国计民生的基础性行业,对通信网络的时延、抖动、安全隔离、SLA/QoS、网络管理、运行维护等性能指标都有着非常高的要求,5G确定性网络在电力行业的落地和实践,将对5G赋能千行百业数字化转型具有重大参考价值和示范意义。

量化智能电网对5G网络关键需求

智能电网属于5G确定性网络最具代表性的行业应用之一。电力业务的生产消费主要涵盖“发、输、变、配、用”5个主要环节。随着电力物联网发展,对先进、可靠、高效的新兴无线通信技术提出了较大需求。

以南方电网为例,其通过对发、输、变、配、用等电网全业务场景的系统性梳理,共识别出54种5G+智能电网潜在应用场景。经过多年建设,电力110kV及以上变电站、大型电厂等区域已实现光纤覆盖。

在变电环节中,传统的电力生产控制业务,如调度电话、线路保护、安稳控制、自动化EMS、电能计量等已基于光纤实现稳定运行。随着电力物联网及智能变电站的发展,如输电线路视频监控、电力隧道环境及视频监控、变电站视频及环境监控、变电站巡检机器人、移动作业/巡检,以及新增的多媒体、物联网类业务(包括生产、安监、市场、物资等)逐步兴起,业务呈现出大带宽、高可靠、移动性等特点,需要考虑引入可靠的无线通信方式满足业务接入需求。

在配用电领域,由于点多面广,现有光纤覆盖建设成本高、运维难度大,难以有效支撑其“可观、可管、可控”。随着大规模配电网自动化、低压集抄、分布式能源接入、用户双向互动等业务快速发展,各类电网设备、电力终端、用电客户的通信需求爆发式增长,传统光纤专网的建设成本高、业务开通时间长,无法满足快速灵活的广域接入需求。同时变电站机器人巡检、输配电线路无人机巡检等移动性场景也对无线通信提出了刚需,因此迫切需要构建安全可信、接入灵活、双向实时互动的通信接入网,并采用先进、可靠、稳定、高效的新兴通信技术及系统予以支撑。

针对这些业务特点,白皮书给出三种典型生产控制类业务对差异化网络的需求案例。其中,配网差动保护通过计算线路两端的电流差值来判断故障位置,并实现故障线路隔离;智能分布式FA主要通过 DTU之间的协调操作,实现故障隔离后停电区域的自动复电;配网PMU通过汇集分布在配电网不同位置的PMU装置测量信息,实现对配网运行状态的实时监控。

因为生产控制业务对差异化网络的要求最为突出,如果5G能够满足其差异化网络的需求,原则上就可以满足其他电力业务的需求,因此5G确定性网络产业联盟在差异化网络能力的设计上,重点聚焦满足该类业务需求。

关键字:智能电网

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