无线通信作为有线通信的拓展和补充,尤其在解决配电网业务“最后一公里”接入方面,采用无线能够实现快速、灵活部署。5G无线通信技术具备更泛在的终端接入能力、强大的多业务承载能力、差异化安全隔离能力及高效灵活的管理能力,与配用电业务的“高安全、低时延、高可靠、广覆盖、大联接”的通信需求高度契合,是配用电业务无线通信的最佳选择。ITU正式确认了5G 三大应用场景,分别是eMMB(增强型移动带宽)、uRLLC(低时延高可靠通信)、mMTC(海量物联网通信)。5G“三高两低”的特点与电力业务发展需求相匹配,如下表1所示。
3、5G赋能智能配用电业务
为全面推动配用电业务的建设发展,提升自动化、智能化水平,为人们提供优质的电力服务,亟需依托先进的信息通信技术,极大提高配用电运维管理能力和供电服务水平,助力智慧配用电业务发展。
(1)5G在配电自动化业务中的应用
在配电侧,基于5G的配电自动化可以支撑高可靠配电网保护,可以实现故障快速定位与隔离恢复,可以实现精准负荷控制、实时视频监控,最终达到精益化管理。高效利用MEC平台,一方面能够降低通信终端之间的通信时延,另一方面提升了业务数据的安全性,配电自动化如图2所示。
图2 配电自动化示意图
(2)5G在电动汽车充电桩业务中的应用
在用电侧,利用5G通信大连接、高带宽的特性,能够解决充电桩业务面临的接入经济性、安全性等问题,满足充电桩业务快速部署建设、高效采集运营的需求,实现未来对分散或集中建设的充电桩站点的信息采集、控制并提高充电桩业务运营实效,如图3所示。
图3 电动汽车充电桩示意图
4、实践案例
(1)智慧配电房整体架构
智慧配电房建设创新性的采用“5G+电力物联网+数字孪生”等技术,依托具备5G通信能力的边缘物联代理装置实现全感知配电房高效实时的信息采集,进而提高对配电站房的感知互联能力。并且还能实现多站点的拓扑自动呈现、监测数据高效分析以及预警、布控、故障处理的实时决策,进而支撑远程控制功能来大幅提升运维管理效率和供电服务水平,整体架构如图4所示。
图4 智慧配电房整体架构图
(2)智慧配电房核心技术
●采用5G边缘物联代理装置实现边缘计算、智能接入。边缘物联代理作为“云-管-边-端”智慧物联体系中的边侧设备,不但可以实现配电房中状态、环境等信息的全面采集,而且支持多种通信方式接入。
●基于无线多跳自组网技术实现健壮安全的自由组网。主要采用无线多跳自组网技术实现感知设备之间的通信。该技术能实现大面积覆盖,可灵活部署网络节点,并且节点具备较好的抗干扰能力。
●通过数据采集、分析与控制全流程实现数据同源、融合贯通。依托边缘物联代理和运维管理赋能平台来探索智慧物联体系建设,保证配电房管理实现智能化和精益化,从而助推配电房用电服务和管理水平双提升。
●打造数字孪生的配电房实现辅助决策。该技术不仅对配电房进行多维感知、实时监测和智能评估,未来还能够实现配电房保电、应急等操作的模拟控制,进而为配电房全生命周期运行维护提供指导。
(3)智慧配电房核心设备
5G通信模组:主要特点包括支持5GNSA/SA双模组网方式,同时也支持2G/3G/4G网络覆盖。主要用于电网各场景信息采集,电网现有设备中采用3G/4G的通信的终端通过更换通信模组实现网络通信从3G/4G到5G的平滑升级,例如计量表计、采集器、集中器、配变终端等设备升级。
5G边缘物联代理:主要特点包括能够对设备进行连接汇聚,从而实现平台之间的互联、边缘计算、区域自治等功能;采用容器技术实现不同容器中应用APP的隔离。主要适用于电动汽车充电桩管理和控制、用户侧柔性负荷控制以及开关站、配电房等场景中的监控设备广泛接入和管理等电力物联网领域。
(4)预期成效分析