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在深圳,看5G技術與電網融合

南方電網報2020-02-21

 

  5G智能柜是深圳供電局開展5G智能電網應用示范的生動體現。甘麗莉 攝

 

  在500千伏深圳變電站,深圳供電局工作人員在手提電腦上輕輕一點,站內的巡檢機器人瞬間自如地開始工作。只見它沿著設定的軌跡緩緩前進,頭部攝像頭不時轉動,對設備上的開關、壓板、指示燈、儀表等進行識別和讀數,與以往不同的是,此次擔任信號傳輸的“使者”是5G網絡。5G是新一代信息通信技術升級的重要方向,具有“高帶寬、低延時、廣連接”的優勢。借助5G技術,巡檢機器人在接受信息和任務指令、傳輸高清視頻流時更加快捷,有效地提升了巡檢效率。

  深圳電網是國內供電負荷密度最大的超大型城市電網,如何加快5G技術與電網融合,運用5G技術高效地滿足深圳高電能質量、高負荷密度、高可靠供電的用電需求?深圳供電局著手進行了一系列的研究與試驗,在全國率先完成5G巡檢機器人、5G配網差動保護等場景和業務的測試驗證及應用。

  “5G”+無人巡檢大幅提升巡檢效率

  巡檢是變電站運行安全的重要保障。隨著經濟迅猛發展,電網規模越來越大,輸變電設備的數量也越來越多,智能巡檢機器人便應運而生,500千伏深圳變電站5G巡檢機器人更是南方電網首例。

  “以往,變電站的智能巡檢機器人應用只能通過4G或WIFI網絡進行數據傳輸。受4G和WIFI技術的上行帶寬不足、時延高、安全性不足等限制,巡檢機器人難以大范圍推廣。”深圳供電局相關負責人介紹道,“而5G解決了這些問題。”

  5G網絡的速率是4G網絡的幾十倍。數據信息從網絡一端傳輸到另一端所需時間低至1毫秒,快到“無感”。這使巡檢機器人不僅能夠實時接受信息和任務指令,還能實時把高清視頻圖像回傳至指揮中心,對設備運行狀況進行分析和診斷,巡檢和運維效率大幅提升。

  5G網絡另一項備受關注的特點在于切片技術。就像城市交通對不同車輛劃分不同車道實施分流管理一樣,差動保護、智能巡檢等場景,都可以在5G電力切片技術下并行不悖。5G電力切片技術,為電網海量數據傳輸提供了更加安全、可靠、實時、高效的通信網絡支撐,從而使得電網運營更智能、電網企業更智慧,也給電力用戶帶來全新的體驗。

  “5G”+差動保護大幅降低停電時間

  2019年初,南方電網公司提出向智能電網運營商、能源產業價值鏈整合商、能源生態系統服務商轉型。同年4月,出臺的《南方電網公司數字化轉型和數字南網建設行動方案(2019年版)》明確指出,要建設基于5G的物聯網數據接入網絡,探索應用5G網絡的商業模式。

  同時,南方電網公司也與中國移動、華為等通訊領域領先的公司積極聯合,在產、學、研、用各環節通力合作,并在深圳開展5G智能電網應用示范,從頂層設計、國際標準、關鍵技術、現網試點、終端模組到業務運營等方面取得突破,創下6項全球第一。

  其中,就包括年初在深圳坂田完成的全球首條5GSA網絡差動保護配網線路測試。此次測試模擬了真實復雜的外部環境,驗證了5G滿足電網控制類業務毫秒級低時延和微秒級高精度網絡授時需求。

  “差動保護是繼電保護里性能最優越的保護之一,靈敏度和可靠性極高,被保護設備發現輕微的故障立馬可以啟動保護并正確動作,同時不影響其他設備正常運行。”深圳供電局系統運行部繼電保護部的王廷凰介紹說。

  這就好比,當故障發生時,差動保護就像電網“大腦”,可對故障第一時間作出智慧判斷,快到0.02秒即可實現自動隔離,大幅降低配網故障供電恢復時間,真正實現停電“零感知”。

  但差動保護的應用需將線路兩側數據進行比對,依賴于通信傳輸通道。經過多年建設,電力主網已使用光纖直連實現差動保護的覆蓋應用。但是,35千伏以下配電網絡,由于點多面廣等客觀原因,一直無法大規模地推廣應用。

  “配電網絡包含輸電設備、變壓器、配電保護設備、輸電線路等,假如也按照鋪設光纖有線連接的方式去大規模部署的話,無論鋪設成本,還是建設難度都極大。”深圳供電局系統運行部通信管理部龔立寬表示。

  因此,配網要實現差動保護的突破,最重要就是通訊手段升級。而5G低時延、高帶寬和廣連接三大特性,正好是解決此問題的“藥方”。憑借10-20毫秒的超低延時,5G網絡可以代替光纖,精確運用差動保護技術快速隔離故障點,將故障隔離時間從秒級升級到毫秒級。最大限度地保障了用戶用電需求,同時也顯著提升配網管理效率。

  接下來,南方電網公司還將在多地開展不同業務場景的試驗,繼續探索驗證5G對配網自動化、計量、應急通信等不同電力業務場景的高可靠性保障作用,助力提升電網智能化水平,持續優化電力營商環境,服務南方五省區高質量發展。

  南網傳媒全媒體記者 甘麗莉 通訊員 祝凱

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