电力通信网是支撑智能电网发展的重要基础设施。随着大规模新能源接入、用电负荷需求侧响应等业务快速发展,各类电力终端、用电客户的通信需求呈现爆发式增长。海量设备需实时监测或控制,信息双向交互频繁,迫切需要构建经济灵活、双向实时、安全可靠、全方位覆盖的“泛在化、全覆盖”终端通信无线接入网,而5G低时延、大带宽的特点正好是解电网问题的“药方”。





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5G+电网行业关键技术


新型电力5G组网技术,通过5G切片,建设覆盖接入侧、核心网与传输网的全通道电力业务高可靠网络,包括电力切片管理及业务支撑平台功能及运营管理系统,实现连接管理、终端管理、切片管理、AI辅助决策、定制性管理、开放管理及统计分析等主要功能,支撑融合5G的无线接入业务统一管控及典型业务的统一展示,进一步提升对电力业务包括分布式光伏、风机、储能、可控负荷业务的可观、可管、可控能力。
电力专用终端与边缘网关设备,实现本地分流、降低时延、安全保障等功能;电力专用5G终端,具备电力切片安全接入机制,具备符合电力业务标准的防误动、防拒动能力,具备终端及网络故障诊断隔离能力,具有多通道自愈机制;包括电网行业传感终端,包括红外高清枪机、红外高清球机、空间特高频局放传感器、门状态传感器、配电中压开关柜局放传感器、气体传感器、水浸传感器、温湿度传感器、烟雾监测传感器、噪音传感器等。
技术标准,电力5G空地协同标准,结合应急抢修及保电、输电线路无人机巡检、隧道状态监测等业务的通信需求,分析空地协同通信、光纤通信、5G无线通信等不同通信方式的通信体制与通信策略,结合一体化高性能业务特征,开展基于5G的空地协同通信用例、通信协议、网络架构、无线性能提升等技术研究。


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智能电网与5G技术紧密相关的场景分析


电网典型业务场景

电网经典业务场景

1.配电网保护与控制(分布式配网差动保护)

7.两栖带电作业机器人

2.配电网广域同步相量测量(配网PMU)

8.隧道巡检及消防机器人

3.配网自动化三遥

9.输电线路无人机巡检

4.配网带电作业机器人

10.用电负荷需求侧响应(精准负控)

5.变电站巡检机器人

11.计量自动化

6.变电站作业机器人


12.微能源网综合应用

27.   电动汽车充放电控制

13.小水电厂接入

28.   港口岸电监控

14.智慧电厂生产系统

29.   智慧灯杆

15.智慧电厂管理监控系统

30.   低压用户智慧用能

16.智慧电厂可视化运维

31.   厂区/园区智慧用能

17.输电线路在线监测视频监控

32.   智慧商业楼宇智慧用能

18.隧道态势监测

33.   分布式储能

19.变电设备在线监测

34.   应急抢修保供电

20.变电站智能视频及环境监控

35.   智慧工地

21.智能安全工器具管理

36.   办公智慧楼宇管理

22.电能质量监测

37.   智慧车辆管理

23.电压质量监测

38.   云桌面

24.智能配电房

39.   智慧品控

25.智能配电台区

40.   智能化库房

26.配网微型感知控制传感器


场景1:源

分布式的电源管理

风力发电、太阳能发电、电动汽车充换电站、储能设备及微网等新型分布式电源是一种建在用户端的能源供应方式,可独立运行,也可并网运行分布式电源集成到电网中除了节省对输电网的投资外,还可提高全系统的可靠性和效率,提供对电网的紧急功率和峰荷电力支持。同时为整个电力系统运行提供了灵活性,比如:在风暴冰雪天气下,大电网遭到破坏时,分布式电源可自行形成孤岛向医院、交通枢纽和广播电视等重要用户供电
分布式电源监控系统实现对分布式电源运行监视和自动控制,具体来说需具备数据采集处理、有功功率调节、电压无功功率控制、孤岛检测、调度与协调控制,以及与相关业务系统互联。整套系统由分布式电源监控主站、分布式电源监控子站、分布式电源监控终端和通信系统等部分组成。
场景2:网

5G是最佳无线接入技术选择之一

未来的智能电网应该是一个自愈、安全、经济、清洁的并且能够提供适应数字时代的优质电力网络。智能电网以包括发电、输电、配电、储能和用电的电力系统为对象,应用数字信息技术和自动控制技术,实现从发电到用电所有环节信息的双向交流,系统地优化电力的生产、输送和使用。

采用无人机进行巡检,可以对设备进行360度全方位高清视频检查,4K甚至8K的清晰度,足以查看设备的各项细节(甚至仪表参数和指示灯),也能够完成数据采集和存档通过巡防机器人,不仅可以帮助工作人员减轻工作强度,还可在执行任务过程中实时监测周围环境信息、人员信息,当发现异常情况时可实时声光告警并提醒后台工作人员介入处理。

场景3:荷

5G联接未连接,配网差动保护

为进一步提升供电可靠性、减少停电范围和时长,建议全面普及配网差动保护,且需要配网线路上大部或全部DTU参与。差动保护确定性传输需求:DTU各站点之间数据周期性交互,如果20ms(电磁波波长)周期内采样频率为24次,则Cyclic time  为0.83ms,对应数据传输抖动Jitter<=50% cyclic time,也就是抖动要求<400us。依赖于us级高精时钟同步及DTU终端能力提升(缓存区加大,容错能力增强),差动保护的时延抖动需求将大幅降低到ms级。

电网故障时,负荷控制系统的通常作法是:

1、通过稳控系统紧急切除负荷,防止破坏电网的稳定。
2、通过低频低压减载装置负荷减载,避免电网崩溃。但这种传统的稳控装置集中切负荷的做法对社会影响大,特别是低频低压 压载意味着用电负荷更大面积的损失 智能电网采用基于稳控技术的精准负荷控制系统,控制对象精准到生产企 业内部的可中断负荷,将经济损失、社会影响降至最低。

将原主站的处理逻辑分布式下沉到智能配电化终端。通过各终端间的对 等通信实现智能判断、分析、故障定位、故障隔离,以及非故障区域供电恢 复等操作。从而实现故障处理过程的全自动进行,最大可能地减少故障停电时间和范围,使配电网故障处理时间从“分钟级”提高到“毫秒级” 。传统方式因缺少通信网络支持,切除负责手段简单粗暴,通常只能切除整条配电线路。智能电网的精准负荷控制系统能够从业务影响、用户体验等角度 出发,通过精准控制,优先切除可中断的非重要负荷,例如:充电桩、工厂内部非连续生产的电源等。

场景4:储

低压用电信息采集

实现对电力用户的用户信息进行采集、处理和实时监控的系统,实现用电信息的自动采集、计量异常监测、电能质量监测、用电分析和管理、相关信息发布、分布工能源监控、智能用电设备的信息交互等功能。

电力用户用电信息采集业务当前主要用于计量,主要传输数据业务,包括终端上传主站的状态量采集类业务,以及主站下发终端(下行方向)的常规总召命令。业务呈现出“上行流量大,下行流量小”的特点。主站为省公司集中部署,早期采集周期为一天24个计量点,当前采集周期基本改为每5min和15min的间隔频率,未来将进一步缩短间隔,实现用电信息(准)实时上报,引导家庭错峰用电。(虚拟电厂)

来源:5G工业物联