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5G在智能配用电领域的应用探索与实践


  来源: 环球表计 时间:2020-11-17 编辑:仪器仪表WXF
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5G作为支撑经济社会数字化、信息化、智能化转型的关键新型基础设施,是实现各行业数字化转型的重要手段,能够实时、稳定、可靠、高效为电网数字化建设提供网络支撑,从根本上满足能源互联网战略目标和业务场景的刚性需求。本文重点聚焦智能配用电领域的5G应用创新,分析国家电网数字新基建能源互联网5G应用发展背景,结合智能配用电业务现状及发展趋势,提出基于5G技术的配用电典型场景应用解决方案,并在具体实践中验证5G技术在电网应用中的可用性。


2020年5月的政府工作报告中明确提出,加强新型基础设施建设,发展新一代信息网络,拓展5G应用。国家强化新基建,拓展5G应用,将开启5G赋能千行百业新篇章。在这一背景下,国家电网公司在同年6月对外发布“数字新基建”十大重点建设任务,其中就包含能源互联网5G应用。


能源互联网与5G的深度结合,将有效促进资源集约化利用,将传统电网转变为能源信息枢纽,创建能源与信息共享互济、融合创新的新业态。作为支撑经济社会数字化、信息化、智能化转型的关键新型基础设施,5G能够实时、稳定、可靠、高效为电网数字化建设提供网络支撑,从根本上满足能源互联网战略目标和业务场景的刚性需求,可广泛应用于发、输、变、配、用各环节,助力国家电网数字化转型。


1、配用电业务现状及发展趋势


配电网是指从输电网或地区发电厂接受电能,通过配电设施就地分配或按电压逐级分配给各类用户的电力网,是由架空线路、电缆、杆塔、配电变压器、隔离开关、无功补偿器及一些附属设施等组成的,在电力网中起重要分配电能作用的网络。配电网是电网的重要组成部分,直接面向电力用户,是电力系统各环节中联接电网和用户的关键结点。


然而我国配电网网架基础薄弱,配电系统自动化与智能化程度远低于输电系统,其安全和可靠性与主网相比配电网仍显薄弱和发展相对滞后,配电自动化目前主要集中在城市中心区。配电网规模化、系统化程度较低,很多装置没有互联互通的功能,只具备在本地监测和控制的功能。配电网中大量设备需要实时监控,信息双向交互频繁,造成有线光纤敷设成本高、运维难度大,而传统无线通信使得智能终端和用户终端连接困难、连接匮乏、通信质量差。由于用户侧分布式新能源规模并网,配电网缺乏与外部环境的互动,新能源消纳与电网安全稳定运行之间的矛盾日益突出。


随着智能电网建设及能源互联网发展,配电侧业务逐步延伸至0.4kV,连接节点达到千万,呈现高安全、低时延、广覆盖的特征,并且控制应用需要更加精准。用电侧业务用电规模不断扩大且采集频次变高,呈现出精益化管理和高效互动的特征。根据业务特征将配电侧业务分为控制类、采集类及移动应用类。


控制类:是指配电自动化三遥,精准负荷控制,配网差动保护以及分布式新能源等,主要涉及电网安全稳定运行,具有典型的低时延、高可靠业务特征。未来的连接模式将出现更多的分布式点对点连接,使得主站系统将逐步下沉,并且出现更多的本地就近控制,使得时延需要达到毫秒级。


采集类:是指用电信息采集、电动汽车充电桩以及配电环境监测等,涉及海量终端,并且分布广泛,具有广覆盖、大连接业务特征。未来采集频次趋于分钟级使得连接数量至少翻一倍。若集采方式下沉,那么连接数量预计翻50-100倍,进而使得采集内容趋于视频化、高清化,届时连接需求将达到数十亿级。


移动应用类:是指视频监控和机器人巡检,其对于网络带宽和移动性有更多的需求,具有典型的大带宽、灵活接入业务特征,其中带宽要求不低于2Mbps。移动应用未来将向4K/8K高清视频、AR/VR方向发展,届时带宽需求将达到50Mbps以上。


2、5G通信技术概述


(1)5G的基本特征


5G,指的是第五代移动通信技术,法定名称是IMT-2020。在早期5G关键指标需求征集中,中国最开始提出了“5G之花”,如图1。ITU采纳了中国的部分指标,确定了以下5个基本特征,即高速率、高容量、高可靠性、低时延与低能耗,可简单概括为“三高两低”。


高速率。5G峰值速率指的是最佳条件下的最大速率,能够达到20Gbps。

高容量。5G能够连接海量终端设备,每平方公里可以连接100万个移动终端,能够为能源互联网中万物互联提供帮助。

高可靠性。5G传输速率成功概率高达99.999%,电力通信可靠性也将提升电力系统本身的可靠性。

低时延。5G能够让端到端时延小于10ms,为灵活响应各种需求提供帮助。

低能耗。5G 通过优化通信硬件协议等而具备的低能耗特点将有效解决电力通信能耗问题。


5G性能指标

图1 5G性能指标


(2)5G技术与电力业务适配性分析


关键词:5G 智能用电 应用探索    浏览量:398

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