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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(十)

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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(五)威海电网:打造刘公岛5G绿色智慧电网示范区

 

  1    企业介绍

国网威海供电公司(以下简称“威海电网”)成立于1990年,是隶属于  国家电网有限公司、国网山东省电力公司的大型国有企业。威海电网全网装   机容量415.5kW,担负着威海全市175万客户的供电服务任务。目前,威海电网已形成以500kV昆嵛站为支撑,以220kV环形网络为骨干,110kV及以下电网遍布负荷中心,各级电源协调发展的坚强智能电网。近年来,威海电网   先后获得全国五一劳动奖状、全国文明单位、全国一流供电企业、山东电力双文明单位等荣誉称号,连续14年获评威海市年度“工作优秀单位”。

 

  2   案例背景

刘公岛是国家5A级景区、全国红色旅游经典景区、全国低碳旅游示范区,更是威海的一张靓丽的风景名片, 威海市文旅发展集团有限公司提出打造无废景区、智慧景区、精致景区的概念。威海电网充分考虑全市旅游产业特点、刘公岛智慧景区建设以及岛内对可靠供电、优质服务的迫切需求,将刘公岛电网作为5G新技术应用“试验田”,全力打造刘公岛5G绿色智慧电网示范区,通过在岛内规划建设基于5G的“零感知”主动抢修、“全信息”智慧台区、“光储充”直流充电站和“零污染”    分布式光伏4项子任务,对刘公岛电网配电、用电各环节进行深度升级改

造,延展发电、储能新领域建设,全力打造“智慧刘公岛”和“绿色刘公岛”,全面提升刘公岛电网的科技含量、供电可靠性以及清洁能源利用水平。

在该项目组织架构中,威海电网作为项目牵头人,总体负责项目的管理与实施,负责刘公岛内5G电网应用场景的可行性分析、解决方案编制、实施效果测试,同时还提供各场景相关配套终端设备及应用软件。中国移动通信   集团山东有限公司威海分公司负责承担刘公岛5G绿色智慧电网项目的5G网络建设和维护,提供5G网络应用解决方案的测试服务。山东鲁能软件技术有限公司负责提供安全接入设备,部署新一代网络安全接入平台,制定5G安全接入解决方案,确保内外网数据可靠传输。

202012月,“刘公岛5G绿色智慧电网示范区”被山东省工业和信息化厅列为2020年山东省5G试点示范项目。

 

  3   解决方案

(1)技术方案

基于刘公岛5G绿色智慧电网项目中各场景对网络、业务、安全等的需求,该案例提出基于5G网络的电力场景解决方案,总体架构分为采集层、传输层、平台层,拓扑图如图2-13所示。

运营商在刘公岛部署了35G基站,以保证刘公岛5G绿色智慧电网项目   中各场景5G信号的可靠传输。选取发电、配电、用电网业务环节开展应用建设,根据各应用场景不同的网络性能和安全隔离需求,依托5G专网运营管理

平台,构建统一的切片服务和运营支撑体系,并部署新一代网络安全接入平

-                         

 

0

台。网关部分安装加密软证书和远程接入客户端,实现对各类终端的身份可

0

0        信认证、数据加解密和传输数据的完整性校验等安全防护功能;网闸部分用



 

图2-13      威海刘公岛5G绿色智慧电网拓扑图

 

 

 

于网络隔离、内网服务的IP地址映射转换,可实现内外网之间基于数据报头   剥离、文件快速打包和数据还原的点对点数据跨网交互需求。

(2)应用场景

刘公岛电网由10kV线路为全岛进行供电,岛内10kV配电线路、设备已投入运行多年。结合岛内电网现状,威海电网在以下环节开展了大量5G融合应用探索。

1)“全信息”智慧台区——让台区更智慧   

在用电环节,在岛内低压台区建设全信息感知低压智慧台区,开发集成5G通信模组的能源控制器,研发智能化表箱,在原采集架构基础上安装新型智能化表箱,在变压器低压侧安装能源控制器,在分接箱中安装末端感知模   块,在表箱中安装智能量测开关,全面感知台区用电信息,智能管控客户用电情况。

其中,电能表与末端感知模块和I型集中器之间的通信主要采取HPLC(High-speedPowerLine   Carrier,高速电力线载波通信)技术,该技术带宽大、传输速率高,可实现低压电力用户用电信息汇聚、传输、交互,I型集中器与采集主站之间采用5G通信方式。基于5G+HPLC的通信模式,较传统RS485Recommended    Standard     485,一种推荐标准,定义平衡数字多点系统中的驱动器和接收器的电气特性的标准,支持多点通信)+GPRSGeneralPacketRadioService,通用分组无线服务技术,是第二代移动通信中的数据传输技术)的通信方式,通信速率可提升100倍以上,可实现电能量、交流模拟量、工况等全量数据的高频采集,实现台区变压器—计量箱—用电客户各级   节点电能信息及异常事件采集数据的即时主动上报。

通过能源控制器、分接箱内的智能感知模块以及表箱内的智能量测开关,可以实现负荷分布的智能研判、台区拓扑的自动生成、台区线损的分级   分相治理、计量装置的主动感知、客户用电特征的精准分析五大功能,全面   构建“全信息”感知智慧台区。

2)“零感知”主动抢修——让运维更智慧   

在配电环节,对台区进线、出线、电缆分支箱区进行智能化改造,在配电台区进线开关处增加监测装置,具备遥测、遥信、遥控功能,安装变压器   温度测量远传模块,保证变压器运行安全,增加配电室环境测量模块,实现   温度、湿度、烟感报警功能等;在出线开关处加装电流互感器、温度传感器,用以采集电压、电流、温度等遥测数据,同时将出线开关更换成智能型断路器,用以实现开关的遥控分合闸、三端保护、无线数据远传、电压自动

控制。采集数据通过5GCPE设备连接至5G网络,再上传至主站平台。其拓扑图如图2-14所示。


图2-14      刘公岛配电在线监测建设拓扑图

 

 

配电智能化改造能够实现三大功能:运行环境全景监控,安装在线监测设备,实现安防、消防、视频、设备温度以及设备负荷等现场情况的全景监   控,替代过去运行状态及各开关闭合状态仍需人工勘察巡检、手抄记录的模   式;运行信息智能采集,更换智能低压开关,实现台区运行信息就地自动采   集,本地故障研判、处理后上传服务器;台区故障快速诊断,基于5G专用传输通道,实现低压故障快速智能研判、低压线路故障自愈等高级功能应用,全面推广“零感知”主动抢修模式。

3)“光储充”直流充电站——让汽车用上绿色电   

在用电环节,在岛内建设集发电、储能、充电多功能于一体的“光储充”直流充电站,满足岛内全部旅游观光车辆的绿色用电需求。直流充电站主要由电网、电动汽车充电站、储能系统、光伏发电系统和能量管理系统组成,同时利用5G技术,实现车桩数据传输、报文收集、TCUTelematics

Control    Unit,远程信息控制单元)接收处理信息及信息采集,提升车辆充电体验。

岛内已建成1套发电峰值功率可达24kW的光储充电系统,通过光伏发电、谷段储能、智慧充电,形成智能微网,包含4160kW、一机双枪的充电桩,最多可同时为8辆电动汽车充电。

4)“零污染”分布式光伏——让全岛用上绿色电   

在发电环节,充分利用岛内丰富的太阳能资源,开展绿色分布式光伏项目建设,将太阳能转换为电能,遵循“就近发电、就近并网、就近转换、就近使用”的原则,倡导发电和能源综合利用,建设总容量为160kW的分布式光伏,惠及岛内居民、商业等用电。无线终端模块信息采集使用5G通信,实现系统运行信息实时交互和协调控制,提升新能源发电消纳电量。

 

  4   应用成效

经济效益:通过打造刘公岛5G绿色智慧电网示范区,基于分布式光伏、直流充电站等应用场景,可最大限度地降低用电成本;能够实现对岛内全部   配电室、环网柜、表箱以及附属设施的全景监控和智能巡检,每年预计可以   节约岛内人工运维成本30万元;末端感知模块可以监测表箱开关状态,及时  发现窃电行为,通过改造表箱,还可以支撑台区线损分级、分相精益管理,   试点台区线损率降低2%,每年预计可节约成本10万元;通过5G在故障自愈和主动抢修场景下的应用,减少停电范围,缩短停电时长,降低停电带来的经济损失,节约了生产成本,真正实现“节支降损”。

社会效益:充分利用5G通信、人工智能、物联网等先进技术,刘公岛电网配电侧、用电侧运行状态感知能力得到提升。采用新能源发电方式,根据 测算,新能源发电的二氧化碳排放量为33~50g/kW·h,相比于传统的火力发

电,新能源代替电网供电每度电可减少碳排放964g,每年可减少的碳排放为   上百万吨,既可以就地消纳清洁能源,减少对化石燃料的需求,又可以按需   与配电网灵活互动,刘公岛电网的供电可靠性、供电服务质量、客户满意度得到进一步提升。

管理效益:对设备的智能化改造,改变原有人工巡检的模式,实现设备状态实时监测、故障快速诊断,能够及时发现问题、及时定位故障,精准介   入设备运维,避免计划外停电,节省人力,提高供电质量。同时,在用电信息采集方面攻关,开展5G模组化集成开发,实现5G应用的“便捷化”,取得了良好的示范引领效应,在行业内极具推广和应用价值。


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