在日前召开的“中国联通边缘云合作伙伴大会”上,全球能源互联网研究院有限公司工学博士、高级工程师陆阳表示,5G在智能电网的应用刚刚起步,针对5G的大带宽、低时延、高可靠和大连接的三大能力,国家电网在巡检、配电网状态监测、大数据采集、准负荷控制、配电自动化等应用方面都在积极推动5G技术的研究和落地。
5G在未来电网中的应用
展望5G,随着对大带宽、低时延、高可靠、大连接等业务的不断上线,业务需求也是不断增长的态势,陆阳测算,以密集城区单基站覆盖半径1km为例,单扇区平均承载终端数量可达2万个以上。
总体来看,未来电力业务的发展和5G的发展趋势是相吻合的,在未来电网中,小流量的大连接的物联网业务,以及宽带业务和低时延、高可靠的业务是并存的,呈现出广覆盖、大连接、低时延、高可靠、高安全等要求很高的特征。
5G是新型的无线通信技术,最大的特点,和传统2G/3G/4G相比,引入了包括边缘计算和网络切片新型的网络架构,边缘计算,企业部署边缘云、边缘计算的目的是为了降低业务端到核心网侧的时延,提供本地的闭环的控制,能够满足低时延应用的要求。网络切片能够实现一网多能,一张网络同时承载多种业务的需求,真正实现网络跟随业务的需求而发生变化,实现了网随云动或者网随业务需求而动这样一种新型的网络架构,这是未来5G在电网这个垂直行业中应用的最大优势。
陆阳表示,针对5G的大带宽、低时延、高可靠和大连接的三大能力,国家电网在巡检、配电网状态监测、大数据采集、准负荷控制、配电自动化等应用方面都在积极推动5G应用的研究和落地。
“在大带宽的场景下,电网中可能应用到的场景主要是应用在巡检过程中。”陆阳表示,巡检目前很多还是依靠人工来进行作业,工作量非常大,运维的难度也非常大,未来引入5G的技术以后,有可能支撑巡检侧实现自主化、精益化或者叫智能化的巡检。通过引入AR/VR增强技术,可以实现现场数据、高清图像、视频,实现远程和现场的实时会商,提高巡检的能力。“目前巡检更多是发生在变电站或者输电线路上,离业务的机房往往会有一定的距离。如何去部署这种边缘的计算能力,通过这种先进的运维手段能够获得实时的交互,也是下一步需要进一步研究的方向。”
在大连接方面,电网的主要应用包括两个场景。一是面向配电网状态监测,小数据量的特征,包括对配电一次设备的温度、环境的温湿度,以及开关的状态等来进行实时监测,把信息传回到主站进行实时分析。目前配网这块真的是点多面广,国网公司目前在用的配电变压器达到440万台以上,其他的设备包括一些配网的开关柜、环网柜、分支箱等在800万台以上,对网络的大连接能力和低功耗能力确实提出了新的挑战。陆阳表示,“类似于NB这种技术,它的功耗或者应对现场复杂环境的深度覆盖的能力,是否能够满足配网状态监测应用的需求,也需要进一步研究。”
二是针对大数据量的采集,国网也考虑是否要进行一些边缘计算能力的部署。陆阳指出,“如果把所有的数据量都上送到云上去处理,一是没有必要,而是数据量非常大。在输电线路状态监测中的应用,输电线路和配网不同的是,输电线路一般分布在偏远地区,无线网络的覆盖往往是非常薄弱的。针对输电线路的监测,如何把监测信息实现回传,也是需要研究的方面。”
关于低时延、高可靠,这也是电网中非常关注的一个场景,涉及到生产控制类的业务流程。
“国网公司跟其他企业在探讨5G时,都会把精准负荷控制作为潜在的低时延、高可靠的应用场景。”陆阳指出,精准负荷控制就是大电网系统保护的一个部分,最终目标是要实现发用电的平衡。
精准负荷控制通过切除用户侧可中断的负荷,来实现当电网输电发生故障以后,负荷侧不受到过大的冲击。时延要求是50ms,但是这个50ms是从终端到整个主站整个的通信时延,5G在空口上有1ms以内的能力,我们也在思考如何构建这样一个系统保护或者精准负荷控制的网络。5G已经达到了1ms以内,网络和业务主站应该怎样部署,能够实现在控制信号在传输的过程中不至于浪费更多5G在空口上的努力。