行业互联网|“云管端”同时发力 中国移动5G智能电网将“三步走”
随着全球新一轮科技革命和产业变革的兴起 ， 先进信息技术、互联网理念与能源产业深度融合 ， 推动着能源新技术、新模式和新业态的兴起 ， 发展智能电网成为保障能源安全、应对气候变化、保护自然环境、实现可持续发展的重要共识 。
智能电网发展正当时
根据国家《能源发展“十三五”规划》《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》等指导文件 ， 为实现“安全、可靠、绿色、高效”的总体目标 ， 围绕发、输、变、配、用全环节 ， 智能电网未来发展方向包括五大重点领域 ， 分别为清洁友好的发电、安全高效的输变电、灵活可靠的配电、多样互动的用电、智慧能源与能源互联网（如图所示） 。
本文插图
图 智能电网发展目标及重点方向
经过多年建设 ， 电网企业35kV以上的主网通信网已具备完善的全光骨干网络和可靠高效数据网络 ， 光纤资源已实现35kV及以上厂站、自有物业办公场所/营业所全覆盖 。 随着大规模配电网自动化、低压集抄、分布式能源接入、用户双向互动、智能化巡检、移动作业终端等业务快速发展 ， 各类电网设备、电力终端、用电客户的通信需求爆发式增长 ， 现有的以光纤为主的通信网络无法满足电力业务发展的需求 ， 在发、输、变、配和用各个环节对电力通信网提出了新的业务要求 。
在发电环节 ， 现阶段发电厂主要通过自建光纤环网、无线专网或Wi-Fi网络的方式实现厂站通信 。 但自建光纤环网施工维护成本高、难度大、数据接入不灵活；自建无线专网运维及终端成本高 ， 无线频段申请门槛高且带宽受限；自建Wi-Fi网络安全性差、信号质量不稳定 ， 服务保障性差 ， 容易受到干扰 。
在输电环节 ， 在输电线路无人机巡检领域 ， 控制台与无人机之间主要采用2.4GHz公共频段的Wi-Fi或厂家私有协议进行通信 ， 有效控制半径一般小于2千米 ， 无法满足巡检范围绵延数千米的业务需求 。 同时 ， 由于带宽的限制 ， 巡检视频无法实时回传或回传质量低 ， 无法完成远程故障诊断 。
在变电环节 ， 在变电站 ， 目前主要通过Wi-Fi进行全站覆盖 ， Wi-Fi网络使用公用频段 ， 无法完全满足电力业务对于安全性的要求 。 同时Wi-Fi网络信道少、资源有限、时延不稳定 ， 在快速移动场景下无法实现实时切换 ， 难以满足变电站多样化的业务需求 。
在配电环节 ， 由于配电网节点点多面广 ， 海量设备需要实时监测或远程控制 ， 信息双向交互频繁 ， 且光纤网络建设成本高、运维难度大 ， 难以满足配电网各类终端通信全接入的需求 。 同时 ， 配电网控制类业务对于通信安全、时延及网络授时精度有很高要求 ， 现有的无线网络无法有效支撑配电通信网可观、可测、可控的需求 。
在用电环节 ， 现阶段 ， 电网计量采用集中抄表方式 ， 集中器下挂几十至上百个智能电表 ， 由集中器采集电表数据后统一回传至计量主站 。 为实现双向实时互动 ， 满足智能用电和客户个性化服务需求 ， 提升电网用电负荷精细化监控水平 ， 需要电表与主站间实现直连通信 ， 并将采集频次提升至秒级 。
中国移动5G智能电网解决方案
当前电力业务种类繁多 ， 各类应用针对5G网络性能及安全隔离提出了不同需求 。 各类控制类业务需要低时延高可靠的通信网络进行电力控制；无人机、机器人巡检、智能安防业务需要大带宽进行视频回传；电力计量、新能源场站业务需要海量连接开展综合服务 。 5G网络对智慧电力业务的承载更具全面性 ， 如大规模设备连接场景（mMTC）提供百万甚至千万级的连接能力、增强移动带宽场景（eMBB）提供单终端10～100Mbit/s级别的带宽承载能力、超高可靠低时延场景（uRLLC）提供网络端到端10毫秒级的时延能力 。
中国移动依托5G优势及核心产品能力 ， 打造智慧电力“云管端”一体化行业解决方案 ， 满足电力业务发、输、变、配、用各个环节的安全性、可靠性和灵活性需求 ， 实现差异化服务保障 ， 进一步提升发电及电网企业对自身业务的自主可控能力 ， 促进未来智能电网取得更大的技术突破 。
“云”侧打造电力行业核心能力服务平台、OneLink 5G切片业务运营管理平台 。 电力行业核心能力服务平台面向电力企业提供连接管理、通信设备管理、5G切片管理、统计分析等核心能力 ， 使电力客户对5G切片应用的全生命周期达到可观、可管、可控的效果 。 OneLink 5G切片业务运营管理平台提供5G网络的切片订购、切片管理、切片成员管理、业务监控、统计分析等切片管理能力 。
“管”侧提供电力行业5G专网服务 ， 通过复用或新建基站、边缘计算设备等手段 ， 实现业务数据分流和业务本地化处理 ， 满足发电厂、变电站、换流站等对“数据不出厂”、多路高清大带宽视频采集处理等需求 ， 同时通过5G QoS、RB资源块预留、网络切片、UPF下沉等技术手段满足电力广域场景下业务安全隔离、低时延高可靠、高精度网络授时及专属网络使用等业务需求 。
“端”侧打造5G工业级CPE和5G电表通信舱硬件 。 5G工业级CPE终端支持基于3GPP R16协议的5G通信、有线数据传输、高精度网络授时、协议转换和安全加密功能 ， 满足配网差动保护、配网PMU应用场景的高精度网络授时需求 。 5G电表通信舱用于三相智能电表的数据采集、存储、传输部分 ， 通过标准接口与电能表连接 ， 满足高级计量应用场景对电能表数据采集、参数远程下发需求 。
典型案例成应用标杆南方电网5G智能电网项目
2018年起 ， 依托国家发改委项目 ， 中国移动联合南方电网在深圳开展5G智能电网应用示范 。 项目进展顺利 ， 落地包括配网差动保护、配网自动化三遥、配网PMU等九项业务场景 ， 取得包括发布首个《5G助力智能电网应用白皮书》、完成首个5G SA切片端到端流程穿越、实现全球首条配网差动保护线路5G承载测试等7项全球首例 ， 各项测试结果证明5G网络满足电网业务毫秒级时延和微秒级网络授时精度需求 。
“5G+特高压”新基建应用
2020年起中国移动联合国家电网在安徽省宣城市境内的特高压古泉换流站开展5G应用测试 ， 5月完成换流站内5G信号全覆盖完成测试 ， 并成功实现基于5G的电网信息数字化采集、移动作业远程智能管控、主辅设备智能联动等功能应用 ， 标志着国内唯一一个“5G+特高压”新基建案例标杆建设完成 ， 弥补了电力行业国内“5G+特高压”建设工程的空白 ， 成为全国“5G+特高压”新基建应用的标杆 。
5G智能项目将分为三阶段推进
5G智能项目推进整体分为业务试点验证、区域全业务示范、广域全面商用3个阶段 。
第一阶段 ， 业务试点验证已基本完成 。 依托发改委5G智能电网项目 ， 已在深圳完成5G配网差动保护、配网自动化三遥等业务验证 ， 证明5G网络具备承载智能电网业务的能力 。
第二阶段 ， 启动区域性电网全业务示范 。 联合南方电网在广州南沙明珠湾区（103平方千米）利用5G网络承载50种智能电网业务 ， 全面验证5G技术承载电网全业务能力 ， 探索适合智能电网的5G商业模式 。 目前已完成部分业务示范区域5G网络部署 ， 预计在2020年底前可实现业务部署 。
第三阶段 ， 在区域示范结束后推动广域全面商用 。 5G网络将成为电力通信网重要组成部分 ， 全面接入智能电网业务运行 ， 在智能电网领域实现商用落地 。 在这个阶段 ， 配合电网进行网络覆盖成本将进一步提高 ， 同时涉及跨平台、跨厂家及跨运营商协同问题 。 需要5G技术更加成熟稳定 ， 具备跨平台和厂家的兼容能力；同时运营商间需要进一步竞合 ， 实现5G智能电网业务全面发展 。 （作者为
中国移动通信集团有限公司政企事业部 ， 工业能源行业拓展部副总经理）
【行业互联网|“云管端”同时发力 中国移动5G智能电网将“三步走”】来源：《通信世界》杂志 ， 2020年8月25日刊
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