带你读《扬帆远航 5G 融合应用实践精编》第二章电力行业2.2案例介绍(七)-阿里云开发者社区

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带你读《扬帆远航 5G 融合应用实践精编》第二章电力行业2.2案例介绍(七)

简介: 带你读《扬帆远航 5G 融合应用实践精编》第二章电力行业2.2案例介绍
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(2)应用场景

 该案例旨在开展5G智能电网全业务应用场景示范项目建设,涉及发电、 输电、变电、配电、用电全环节,以下对部分重点场景进行介绍。

  

1)配网差动保护   

差动保护终端通过比较线路两端同一时刻的电流值实现故障定位,时间同步精度需小于10µs。为了实现故障的快速检测和隔离,交互信息的传输时   延最大不超过15ms。目前只有光纤能够满足这种高要求,但配电网存在光缆敷设困难和投资太高的问题,制约了该业务在配网侧的推广应用。5G低时延及高精度网络授时特性,为配网差动保护终端提供了精准的时钟信息及5G低时延传输,可实现配电网故障的精确定位和隔离,并可快速切换备用线路,大幅减少停电时间。配网差动保护应用场景架构如图2-8所示。

 

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图2-8     配网差动保护应用场景架构

 

 

5G网络切片具有更好的安全隔离性,电力企业通过向运营商定制独立的端到端网络切片,安全性得到有效保证。20201月,南方电网联合中国移动通信集团有限公司在深圳市龙岗区完成了配网差动保护业务测试,实测时

8.3ms,空口授时精度小于300ns,丢包率小于0.01%,满足配网差动保护的业务需求。

2)配网同步相量测量   

传统的相量测量方式是由调度指挥中心通过电缆或者光纤将相量测量的同步信号发往测量端,同步精度低,难以适应业务需求。因此需要将该业务   应用到配电网中,提升同步相量测量单元装置的稳定性和可靠性,提高电网   的动态监视水平,保证电网安全稳定运行。5G   网络可对相量测量装置进行高精度网络授时,为电力系统枢纽点的电压相位、电流相位等相量数据提供精   准的时标信息,还可以把数据回传至监测主站。监测主站根据以上信息精确   定位故障位置,并在电网系统扰动时快速生成系统解列、切机及负荷切换的方案。配网同步相量测量应用场景架构如图2-9所示。

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图2-9     配网同步相量测量应用场景架构

 

 

5G网络具备低时延、高精度授时、高安全性特征,满足配网相量测量业务端到端时延小于50ms、网络授时精度小于1μs的严苛要求。201912月,中国移动通信集团有限公司联合南方电网在广州市南沙区完成配网相量测量业务测试,实测时延10.7ms,空口授时精度小于300ns,丢包率小于0.01%

3)高级计量   

在用电环节,目前多以配变台区为基本单元进行集中抄表,集中器下挂几十或上百台电表或计量终端,一般以天、小时为频次采集上报基本电力数   据至集中器,再由集中器通过运营商无线公网回传至电力计量主站系统,采   集频次低,采集内容单一,无法有效支撑用户行为分析。高级计量将以智能   电表为基础,开展用电信息深度采集,满足智能用电和客户服务个性化需求。对于工商业用户,主要通过企业用能服务系统建设,采集客户数据并进   行智能分析,为企业能效管理服务提供支撑。对于家庭用户,重点通过居民   侧“互联网+家庭能源管理系统,实现关键用电信息、电价信息与居民共   享,促进优化用电。高级计量应用场景架构如图2-10所示。

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图2-10      高级计量应用场景架构

 

 

5G将通过大连接能力实现智能电表直连,改变当前主要通过低压集抄方式进行的计量采集,在未来,基于现有的远程抄表、负荷监测、线损分析、

电能质量监测、停电时间统计、需求侧管理等业务,构建更为丰富多元的应   用,例如支持阶梯电价等多种电价政策、用户双向互动营销模式、多元互动   的增值服务、分布式电源监测及计量等。201912月,中国移动通信集团有   限公司联合南方电网在深圳市龙岗区完成高级计量应用场景业务测试,实现   计量电表的5G通信模块内置,实测费控系统操作平均时延114ms,丢包率小   于0.01%,满足高级计量的业务需求。

4)电网应急通信   

电力作为经济社会发展的重要支柱,业务保障尤为重要。行之有效的应   急通信体系是保障电网安全运行、有效应对突发事件的基础。目前应急通信   车主要采用卫星作为回传通道,配备了卫星电话、移动作业装备等,现场集   群通信以语音、图像为主,通过卫星将信息回传至远端的指挥中心进行统一   调度和指挥决策。由于无线广域网通信带宽不足,语音无法保证清晰、连贯,时延高,用户容易产生眩晕感,体验较差。无人机的非网联模式会导致   协作飞行困难,此外无人机还存在飞行距离受限、前端算力不足等问题。未   来应急通信车将作为现场抢险的重要信息枢纽及指挥中心,具备自组网能力,并配备各种大带宽装备,如无人机、单兵作业终端、车载摄像头、移动   终端等。应急通信车可配备搭载5G基站的无人机主站,通过该无人机在灾害区域迅速形成半径在2~6km5G网络覆盖,其他无人机、单兵作业终端等   设备可通过接入该无人机主站,回传高清视频信息或进行多媒体集群通信。   电网应急通信应用场景架构如图2-11所示。

电网应急通信场景下,应急通信车一方面作为现场的信息集中点,结合边缘计算技术,可提供现场视频监控、调度指挥、综合决策等丰富的本地应用;另一方面,应急通信车可为无人机主站提供充足的动力,使其达到24时以上的续航能力。201912月,中国移动通信集团公司联合南方电网在深圳龙岗区完成电网应急通信业务测试,实测单终端传输速率接近10Mbit/s,丢包率小于0.01%,满足电网应急通信业务需求。

 

 

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图2-11      电网应急通信应用场景架构

 

   4   应用成效

通过5G网络承载电网业务,是5G网络与电力行业的融合创新应用,提升了电力行业的智能化水平。该案例的主要成效为:一是提升配电网故障定位   精准度和处理效率,可快速切换备用线路,隔离从秒级降到毫秒级。二是用   电侧可实现动态实时电价,用户双向互动,人工抄表将逐渐成为历史。三是   可为电力抢险救灾现场提供高清视频集群通信、指挥决策等应用,提高抢险救灾效率。


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