這是南方電網廣東廣州供電局基于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，也是該局5G智能電網建設成果的一個縮影。據了解，南方電網公司在南沙區明珠灣區域建立的國內最大5G智能電網應用示范區，應用場景達51個，目前已完成上線業務14個，業務場景數量及驗證進度領跑行業。
打造具有電力特色的5G技術 為智能電網注入新動能
廣州南沙是粵港澳大灣區的地理中心，“在南沙區明珠灣試點5G+智能電網，有利于發揮輻射作用，為電網服務粵港澳大灣區建設提供良好的示范效應。”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說。
該示范區以南沙明珠灣為中心，輻射周邊重要變電站及輸電線路，形成空間上點、線、面多維一體，業務上源、網、荷、儲全場景覆蓋，并以此為基礎承接國家發改委2020年新基建工程等多個重點任務，是南方電網公司關于5G虛擬專網建設的頂層設計的具體落地和實踐。
目前，廣州供電局已經在該示范區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14個場景下業務終端與5G通信模塊的聯調測試。
值得一提的是，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，為配網“最后一公里”難題提供更好的解決方案。
“我們測試中發現，現有商用5G條件下，PMU(配電網廣域同步向量測量)達到對時300納秒級別。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介紹道，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，對網絡通信延時的要求非常高。
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。
更多5G+智能電網應用落地實踐 電網發展前景展現更多可能性
一直以來，像廣州這種特大型城市電網，線路長、分布范圍廣，對于電網的巡檢與維護工作主要依靠人力，這樣的方式不僅效率慢、質量低、覆蓋面不足，同時因為環境、天氣等因素，還可能給人員安全帶來威脅?；诖?，在傳統方式巡檢下的電網經常暴露出各種隱患和問題，造成供電困難。
“以前我們日常巡視需要兩個人花費半天時間，涉及數據高達2700多個。巡檢機器人代替之后，巡檢效率和精準度都大幅提升。”在獅洋變電站，記者看到集可見光、紅外光、傳感器等基礎技術于一身的機器人，正在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。獅洋變電站工作人員告訴記者，5G電力巡檢機器人將巡檢拍攝的視頻實時回傳與實時分析，突破人工巡檢頻次和時間的瓶頸，實現真正無人化、自動化，節省大量巡檢人力和運營成本。
此外，廣州供電局還引入輸電線路兩棲帶電作業機器人，飛行上線，并在導線上行走巡視，通過5G網絡將現場4K實時視頻數據傳送到遠程智能控制主站，結合視頻AI分析，實現對輸電架空線路智能檢測，減輕人工巡檢的作業強度，提高輸電線路巡檢作業質量和管理水平。
電力專用切片研究 5G應用成為電力行業新的突破口
據了解，電力5G專用切片的研究、5G電力切片通信支撐平臺研發是51類電力業務接入5G的先決條件，是目前廣州供電局在通信技術領域的研究重點。
“目前，我們在探索和應用5G電力專用切片架構等方面開展了大量的研究工作，提出了多種先進通信技術的融合隔離方案。”廣州供電局通信中心安全生產部經理王浩介紹，“在當前，為了實現廣州電力通信網與電信運營商5G網絡相對通，我們試點部署了5G專用UPF設備，這是實現運行商5G網絡與電網各類型業務主站間的數據轉發功能的關鍵設備，目前電力專用5G UPF設備的安裝調測正在緊鑼密鼓的進行中，即將在近期實現與運營商網絡的無縫對接。”
南方電網公司總體上采用跟運營商合作的方式部署、租用5G電力虛擬專網，基于5G切片技術實現業務通道端到端的硬隔離，能更好地滿足電網業務安全、可靠、靈活、高效的需求。
廣州供電局預計在2020年底開展電力公網管理平臺與運營商5G切片管理平臺的對接，逐步實現對公網運營商5G網絡切片資源的可觀、可測、可控。
5G+智能配電網微型同步相量測量(PMU)業務、5G+配電自動化、5G+變電站巡檢機器人、5G+一鍵順控、5G+輸電兩棲作業機器人......5G正在與電網產生奇妙的化學反應。
據了解，截至2020年10月底，廣州供電局已完成14類電力業務的5G連通性測試及業務調試上線，涵蓋輸電、變電、配電、用電、綜合等環節。預計至2021年底，廣州南沙5G+智能電網應用示范區將實現電網51類業務集中應用示范，打造電力行業與5G技術結合的精品案例。
廣州供電局將5G技術運用于電網各大業務領域：
1、5G+智能配電網微型同步相量測量(PMU)業務
5G高精度授時特性，為電力行業的基本測量量同步相量提供精確時標，為高精度故障精確定位提供可能;在精確故障定位方面，可有效降低客戶停電時間，全面提升配電網供電可靠性，預計縮短故障處理時間45分鐘。
5G的低延時高可靠特性，為源-網-荷協調控制技術提供基礎，一方面可明顯改善配電網電壓質量，向客戶提供優質經濟的電能，另一方面為電網與用戶供需互動提供了更快速更有效的互動方式?？梢赃_到下網點功率波動率1分鐘內≤10%、饋線電壓合格率≥99.99%。
2、5G+配電自動化
借助5G通信大帶寬、低時延的通信特性，配網自動化線路自愈功能的推進速度大幅增加，據統計，自愈功能投入后較自愈功能投入前，平均隔離故障并恢復非故障區域送電時間由小時級壓縮到3分鐘以內，下降超過90%，而且較傳統故障搶修至少6人才能完成故障隔離和轉電的情況，自愈線路完全自主執行、無需人力耗費。
3、5G+變電站巡檢機器人
運行人員運用5G通信機器人代替人工巡視，大大提高了巡視效率，減少了每天固定兩人次的人力支出，尤其在惡劣天氣下的機器人巡視，極大保證了運行人員的人身安全。同時傳統機器人終端使用自有AP網絡進行系統后臺與終端通信，存在網絡易被黑客攻擊、任務下發緩慢、實時巡視畫面清晰度不高等不足?，F在采用5G進行通信，在機器人終端安裝5G通信模塊，可避免網絡被攻擊的風險，保證高清實時畫面回傳，覆蓋面廣，傳輸速率快。
4、5G+一鍵順控
常規模式下，一臺220kV主變停電，需安排變電運行人員至少兩人次，耗時小時級?，F在升級為一鍵順序控制模式，通過5G通道回傳現場高清視頻，輔助變電運行人員遠程確認操作控制情況，大大縮短操作時間。一臺主變由運行狀態轉為檢修狀態的操作可縮短至10分鐘。
5、5G+輸電兩棲作業機器人
目前對輸電線路采取的巡視檢查方法主要為人工巡視和電力無人機巡視，因架空線路地形復雜，線路長跨越大，日常巡視工作耗費大量時間和人力。5G+兩棲帶電作業機器人可直接在帶電導線進行作業，“可飛行”“可行走”的兩棲特點代替人工巡視，并突破傳統無人機只能看不能干及續航時間短、受航空管制等短板。兩棲帶電作業機器人作業續航時間可長達4小時，可實現超遠距離超遠視線作業，作業時間遠超只有半小時續航能力的無人機。5G通信的大帶寬、低時延和高可靠性等特性，為兩棲作業機器人遠程工作提供技術保障。此外5G通信可減少對寶貴光纖資源的占用，利用5G切片，實現監控數據安全快速可靠的回傳。
