能源行業(yè)尤其是電力行業(yè)的科技創(chuàng)新，事關(guān)能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整以及國家能源安全。如何通過科技創(chuàng)新，聚焦“雙碳”目標(biāo)加快電力企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型與改革創(chuàng)新，走出一條數(shù)字經(jīng)濟(jì)和能源經(jīng)濟(jì)融合發(fā)展之路？不久前，工信部等十部門聯(lián)合發(fā)布《5G應(yīng)用“揚(yáng)帆”行動計(jì)劃（2021-2023年）》，為進(jìn)一步落實(shí)能源領(lǐng)域5G應(yīng)用實(shí)施方案，加強(qiáng)5G在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用指明了方向，而2021年以來中國移動浙江公司和國網(wǎng)浙江電力公司深入合作，創(chuàng)新5G切片的商務(wù)模式，建設(shè)覆蓋浙江全省的5G電力專網(wǎng)，并落地了一批以5G技術(shù)為基礎(chǔ)的智慧電力應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)配電高度自動化、提升電力業(yè)務(wù)效率，打造了5G+智慧電力的典型示范，為響應(yīng)“雙碳”目標(biāo)的達(dá)成、推動電力行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供強(qiáng)有力支撐。

打造切片應(yīng)用，貫穿多業(yè)務(wù)場景，5G成為智能電網(wǎng)最優(yōu)選擇

眾所周知，電網(wǎng)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，在發(fā)電端，風(fēng)能、太陽能等新能源不斷接入；在用電端，充電樁、智能家居等應(yīng)用也在不斷增加……要駕馭這么一個復(fù)雜的電網(wǎng)，需要提升對電網(wǎng)狀態(tài)的監(jiān)測、處理能力，加強(qiáng)對電力系統(tǒng)的保護(hù)與控制，做好用電的需求側(cè)響應(yīng)。從這一要求出發(fā)，浙江移動聯(lián)手國網(wǎng)浙江電力公司基于中國移動BAF體系，創(chuàng)新完成5G硬切片、5G軟切片商務(wù)模式，全面打造安全、可靠、靈活、高效的通信網(wǎng)絡(luò)支撐高彈性電網(wǎng)建設(shè)工作，加速電網(wǎng)從“源隨荷動”向“源荷互動”的模式發(fā)展。

“浙江有上百萬的終端分布在浙江10.5萬平方公里土地上，點(diǎn)多面廣，尤其是控制類終端，對通信接入安全要求很高。”國網(wǎng)浙江電力公司工作人員介紹，“以杭州蕭山區(qū)為例，配網(wǎng)柱上開關(guān)共有上萬個，若全使用光纖通信需新鋪設(shè)數(shù)萬公里管纜，成本極高。而利用4G公網(wǎng)，不能滿足國網(wǎng)對控制類業(yè)務(wù)的安全要求。自建無線專網(wǎng)，產(chǎn)業(yè)鏈又無法支持。而目前5G正好是打造電力專網(wǎng)的最優(yōu)選擇。”

據(jù)了解，中國移動浙江公司全面落實(shí)貫徹集團(tuán)公司5G SA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)部署，目前5G基站規(guī)模全國領(lǐng)先，省內(nèi)已開通4.8萬站以上，實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)以上5G覆蓋，并已開展5G SA網(wǎng)絡(luò)規(guī)模應(yīng)用。浙江移動良好的5G覆蓋能力以及在5G切片技術(shù)應(yīng)用方面的創(chuàng)新能力，為5G+智能電力項(xiàng)目的開展奠定了良好的基礎(chǔ)。

自2020年起，中國移動浙江公司與國網(wǎng)浙江電力公司已開始圍繞5G技術(shù)展開合作，推動5G技術(shù)與電力業(yè)務(wù)的深度融合。今年3月，國網(wǎng)浙江電力公司啟動《5G公網(wǎng)應(yīng)用示范工程》，全面啟動基于5G的智慧電力建設(shè)。該工程構(gòu)建了首個省級范圍端到端垂直行業(yè)5G廣域切片網(wǎng)絡(luò)，提供泛在的電力無線專網(wǎng)，并在此基礎(chǔ)上提供包括電源類（小水電站、光伏電站）、電網(wǎng)類（配電自動化、差動保護(hù)）、負(fù)荷類（秒級可中斷負(fù)荷業(yè)務(wù)、分鐘可中斷負(fù)荷業(yè)務(wù)、平臺型可中斷負(fù)荷）、儲能類業(yè)務(wù)（輔助設(shè)備控制類，比如無人機(jī)巡檢、巡檢機(jī)器人等）等一系列應(yīng)用，目前已接入業(yè)務(wù)終端超過5000+臺，開通3個切片、156個DNN，構(gòu)建了5G切片管理體系，支撐全省完成接入業(yè)務(wù)類型14項(xiàng)，涵蓋生產(chǎn)控制類、采集類、管理類等業(yè)務(wù)場景。

“這是一個充分展現(xiàn)5G屬性的示范性行業(yè)應(yīng)用，對5G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋、性能以及技術(shù)創(chuàng)新能力具有很高的要求，公司上下專門成立攻堅(jiān)小組，聯(lián)合多個部門骨干，實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)5G電力應(yīng)用的技術(shù)突破，也打造了清晰合理的5G切片應(yīng)用的商業(yè)模式，在全國范圍起到較好的示范效應(yīng)，預(yù)計(jì)到2023年底接入終端將突破2萬臺，其中大部分都為控制類終端。”中國移動浙江公司工作人員說。

5G解開光纜束縛，達(dá)到響應(yīng)毫秒級，實(shí)現(xiàn)配電自動化

5G電力專網(wǎng)具有端到端、安全隔離、按需定制等優(yōu)點(diǎn)，依托5G網(wǎng)絡(luò)廣連接、大帶寬、低時(shí)延的技術(shù)特點(diǎn)，成為助力5G智慧電力發(fā)展的“黑土地”。

配電網(wǎng)作為電網(wǎng)的“最后一公里”，是主網(wǎng)與用戶之間連接的橋梁。在“雙碳”政策下，配電網(wǎng)還承擔(dān)著新能源的并網(wǎng)的職責(zé)，由于新能源具有隨機(jī)性大、波動大等特征，要想保證電網(wǎng)主網(wǎng)電壓穩(wěn)定，就必須實(shí)時(shí)適配這種波動，實(shí)現(xiàn)所謂的“源網(wǎng)荷儲”的協(xié)同互動。而5G與配電網(wǎng)的融合，真正實(shí)現(xiàn)了5G+配電自動化、5G+差動保護(hù)、5G+自動巡檢、5G+源網(wǎng)荷儲等應(yīng)用。

“鴻華C919線鴻華C9190開關(guān)遠(yuǎn)程遙控成功，開關(guān)處于運(yùn)行狀態(tài)。”杭州蕭山供電公司錢江供電所的工作人員向業(yè)內(nèi)系統(tǒng)這樣宣布，這意味著在浙江移動的技術(shù)助力下，該所正式實(shí)現(xiàn)了基于5G專網(wǎng)的架空線一二次融合智能開關(guān)遠(yuǎn)程遙控。

據(jù)了解，融合智能開關(guān)的遙控操作，一直是電力維護(hù)工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)。原來只能通過運(yùn)行人員現(xiàn)場操作，從錢江供電所趕到現(xiàn)場要開車30分鐘以上，再加上工作人員還需要穿戴安全器具和登桿，整個過程需要一個小時(shí)。而通過5G進(jìn)行開關(guān)遠(yuǎn)程遙控，大大提高了工作效率，也降低了現(xiàn)場人員高空作業(yè)的危險(xiǎn)性。

據(jù)悉，浙江移動通過技術(shù)攻關(guān)，將配置5G模組的配電自動化終端接入5G專網(wǎng)，并通過專門的邊緣計(jì)算平臺實(shí)現(xiàn)指令的處理調(diào)度，確保客戶平臺數(shù)據(jù)不出園區(qū)，與公網(wǎng)安全隔離。在計(jì)劃作業(yè)時(shí)，調(diào)度員可以遠(yuǎn)程控制開關(guān)，無需再赴現(xiàn)場；在處理故障時(shí)，調(diào)度員可以通過遙控精準(zhǔn)隔離故障，真正實(shí)現(xiàn)故障區(qū)域準(zhǔn)確隔離和非故障區(qū)域恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)提速增效。

為保障2022年杭州亞運(yùn)期間超高供電可靠性及全綠電供應(yīng)，今年1月，國網(wǎng)杭州供電公司提出打造泛亞運(yùn)5G能源互聯(lián)示范區(qū)。中國移動浙江公司圍繞杭州泛亞運(yùn)示范區(qū)約280平方公里，通過核心網(wǎng)UPF下沉及端到端硬切片部署形式，組建高安全高可靠的5G電力專網(wǎng)，并實(shí)現(xiàn)10余項(xiàng)5G電力應(yīng)用場景落地。

“開關(guān)遠(yuǎn)方遙控正常，遙測、遙信數(shù)據(jù)采集正常。”在泛亞運(yùn)5G能源互聯(lián)示范區(qū)，智能開關(guān)等配網(wǎng)設(shè)備通過5G專網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備與配網(wǎng)自動化主站間的數(shù)據(jù)安全可靠傳送，實(shí)現(xiàn)了配網(wǎng)自動化三遙。

“過去三遙業(yè)務(wù)主要通過部署光纜滿足通信需求，若實(shí)現(xiàn)三遙全覆蓋，光纖部署成本巨大。如今，通過5G網(wǎng)絡(luò)切片組網(wǎng)及定制化特性，配電終端與配電主站之間的數(shù)據(jù)可靠傳輸，有效提升了配電的準(zhǔn)確率和效率。”蕭山電力工作人員介紹。

配網(wǎng)差動保護(hù)，是提升配電網(wǎng)系統(tǒng)自愈能力的利器。它通過配電線路兩端節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)電流值交互及比對，判斷連接線路是否出現(xiàn)問題。

若問題出現(xiàn)，可快速切斷配電線路，進(jìn)行故障隔離及定位，避免連鎖反應(yīng)；在有備用線路情況下，快速進(jìn)行線路切換，實(shí)現(xiàn)故障恢復(fù)。

“差動保護(hù)業(yè)務(wù)的通信要求高，現(xiàn)階段通過專用光纖進(jìn)行信號傳輸，建設(shè)成本高，不易部署。而5G低時(shí)延、高可靠特性可滿足差動保護(hù)通信需求，配電線路上發(fā)生的故障可在幾毫秒內(nèi)自動切除，人們甚至感受不到故障的存在。”蕭山電力工作人員介紹。

目前，通過5G電力專網(wǎng)，國網(wǎng)浙江電力公司實(shí)現(xiàn)了首個百萬千瓦秒級可中斷負(fù)荷終端安全接入工程，調(diào)節(jié)的負(fù)荷規(guī)模已達(dá)到200萬千瓦，在全省的發(fā)電、輸電、配電環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)各地配網(wǎng)自動化三遙、配網(wǎng)差動保護(hù)。

從線路巡查到配電房，智慧電力邁向無人化

我們知道，輸電線上的功率損耗很大，在遠(yuǎn)距離輸電時(shí)就要利用大型電力變壓器升高電壓以減小電流，減少電能在輸電線路上的損失，所以電力巡檢是輸電環(huán)節(jié)最大的痛點(diǎn)，傳統(tǒng)的巡線模式需要工人爬到輸電線路上“走鋼絲”，翻山越嶺的來檢查設(shè)備或線路的狀態(tài)。一般一人一天只能完成2~3個鐵塔的巡視工作，不但工作量大，效率低，而且工作危險(xiǎn)。隨著5G智慧電力的到來，工作人員爬高塔、跑電站的日子也將漸行漸遠(yuǎn)。

隨著機(jī)巢門打開，無人機(jī)慢慢升起，螺旋槳呼呼作響，無人機(jī)迅速爬升，按照既定航線飛向巡檢點(diǎn)，桿塔上絕緣子、導(dǎo)地線等細(xì)節(jié)一一被高清攝像頭精細(xì)化抓拍，并通過5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)回傳至智慧運(yùn)檢管控應(yīng)用群。一旦識別安全隱患，無人機(jī)自動觸發(fā)處理機(jī)制，第一時(shí)間消除隱患，簡直是“慧眼如炬”。

這就是浙江移動寧波分公司與國網(wǎng)寧波供電公司共同開發(fā)的5G+無人機(jī)自主巡檢應(yīng)用。據(jù)悉，早在2019年，寧波移動便與國網(wǎng)寧波供電公司合作開展全國首個電力5G+無人機(jī)自主巡檢應(yīng)用試點(diǎn)，并在杭州灣新區(qū)建成全國首個“5G網(wǎng)聯(lián)無人機(jī)”自主巡檢示范基地。

在杭州灣新區(qū)，同一通道內(nèi)線路密集，施工危險(xiǎn)點(diǎn)多，需要投入大量的人力進(jìn)行巡視駐守的特點(diǎn)。寧波移動與寧波國網(wǎng)選取杭州灣新區(qū)5座變電站布置機(jī)巢，制定了13條自主巡視航線，實(shí)現(xiàn)該區(qū)域473.6公里線路和760基桿塔的無人機(jī)自主巡視作業(yè)。

“基于三維建模技術(shù)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，可以為各巡檢對象建立數(shù)字化檔案，針對性制訂關(guān)鍵部位精細(xì)化巡檢策略，整體效率有效提升9倍。”寧波移動工作人員向記者介紹。目前，通道、樹障、桿塔精細(xì)化機(jī)巡效率較人巡效率分別提升約5倍、3.5倍和4倍。

“傳統(tǒng)無人機(jī)與控制臺之間主要采用2.4G公共頻段的WIFI或廠家私有協(xié)議通信，有效控制半徑小于2公里。而利用5G高速移動切換的特性，無人機(jī)能在相鄰基站切換時(shí)保障業(yè)務(wù)連續(xù)性，從而實(shí)現(xiàn)自主對具體桿塔、線路等關(guān)鍵部位進(jìn)行精細(xì)化巡檢，拍攝的4K高清視頻將實(shí)時(shí)回傳至人機(jī)協(xié)同管理平臺，智能分析系統(tǒng)快速找出故障隱患點(diǎn)，自動觸發(fā)干預(yù)機(jī)制，同步將問題點(diǎn)信息和相關(guān)指令傳送至飛管平臺，進(jìn)一步推進(jìn)工作閉環(huán)、生產(chǎn)力解放。”寧波電力工作人員說。

配電房是電力系統(tǒng)發(fā)、輸、變、配環(huán)節(jié)中最貼近用戶的節(jié)點(diǎn)。走進(jìn)寧波格蘭云天小區(qū)，配電房里藏著一個“智能管家”――5G軌道式機(jī)器人。巡檢機(jī)器人搭配高清鏡頭，畫面?zhèn)鬏攲?shí)現(xiàn)高帶寬、低延遲，配電柜上的每個文字、數(shù)字、指針都清晰可見。相關(guān)數(shù)據(jù)會實(shí)時(shí)傳送至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)配電房的多方數(shù)據(jù)協(xié)同的綜合監(jiān)控和管理，完成小區(qū)配電房的無人化巡檢。

“5G軌道巡檢機(jī)器人能代替我到配電房現(xiàn)場巡檢?，F(xiàn)在，我會花更多的時(shí)間到重點(diǎn)設(shè)備檢修、老舊設(shè)備更替和其他緊急任務(wù)。”國網(wǎng)寧波供電公司配電房工作人員表示。