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5G賦能,電網邁入智慧化新時代

2024-10-11科技
錢江晚報
隨著科技的飛速發展,5G技術正逐步滲透到各行各業,為傳統領域帶來顛覆性的變革。5G廣連線、大頻寬、低時延、高安全性的特點非常匹配電力系統海量資源敏捷響應、精準控制的要求。5G商用以來,電力行業也因之煥發出了數位化轉型生機。
透過5G技術與智慧電力的深度融合,各種套用場景陸續落地,5G智慧電網也更好地服務社會生產和人民生活。
在浙江,浙江移動和國網浙江電力著手合作開展5G+智慧電力建設,催生出了一張能源互聯網下多元融合高彈性電網,實作了年節省電力投入成本15億元,減少碳排放1340萬噸。
電力巡檢「孫悟空」一小時幹了4人一周的活
無人機電力巡檢
10月10日,國網浙江電力配電路線巡檢人員正在水博園現場操作無人機開展自主巡檢,為一條供電路線進行全面「體檢」。隨著螺旋槳的嗡嗡聲,無人機攜帶高畫質鏡頭,按照預設航線對5G柱上開關進行測溫、巡視和拍照。
這一「人工+智慧」的立體巡檢模式,大幅提升了電力路線精細化巡檢工作品質和效率。傳統需要4名運檢人員一周時間才能完成的巡視任務現在僅需一個多小時就能完成,電網運維工作因此變得更加高效和精準。
一直以來,電力巡檢是輸電環節的重要難點之一。國網浙江電力路線多數跨越山林、溝壑,電網巡檢是一個苦累活,國網浙江電力杭州供電公司輸電運檢中心工作人員董大初對此深有體會。過去,電力人員進行路線巡視只能在地上透過人眼和望遠鏡遠距離檢視,存在視覺死角,無法精準判斷路線、裝置是否有隱患缺陷,想要看仔細就必須登桿檢查,費時費力不說,還隱含巨大的安全風險。後來,巡檢有了無人機,情況就好了很多。但是那時候無人機巡檢往往采取人工控制或「蛙跳」式的半自動化巡檢,受通訊鏈路影響,一次僅能進行單一任務,采集的數據業務越需要返航後再進行故障辨識。
但自從使用了5G無人機,巡檢變得輕松了很多。隨著無人機慢慢升起飛向巡檢點,桿塔上絕緣子、導地線等細節都可以一一被4K高畫質網路攝影機精細化抓拍,並透過5G網路即時回傳至智慧運檢管控套用群。一旦辨識安全隱患,問題點資訊和相關指令會傳送至飛管平台, 進而再指派專人跟進處理。
「你看這是我們目前臨安山區裏面的一個電網即時畫面。可以看到螺絲、螺帽有沒有缺損,路線有沒有異常。而且這些影像透過後台的人工智慧分析,有問題可以及時告警。」董大初指著一處高山上的電網即時影像告訴記者。
5G的大頻寬、高速率的優勢,可以讓高畫質影像即時回傳。「我們想仔細看某一個部位,直接控制無人機,空中對它‘體檢’,馬上就得到想要的結果。傳統的4G或有線網路,沒法實作這一點。移動5G也解決了我們電網的難點,還提升了巡檢效率。」
據悉,透過中國移動5G通感一體基站,還能對無人機執飛路線及配網空域監測預警,避免巡航路線受到其他無人機幹擾,實作區域供電可靠性再提升。
目前,浙江移動與國網浙江電力共同開發的5G+無人機自主巡檢套用已在杭州灣新區建成全國第一個「5G網聯無人機」自主巡檢示範基地,實作了該區域473.6公裏路線和760基桿塔的無人機自主巡視作業。
會呼吸的電網5G實作秒級電力負荷控制
2024年夏天,浙江省用電峰值創歷史新高,全省1.23億千瓦用電負荷,增長33.4%的用電量,在此形勢下,如何保障用電安全非常重要。電力系統需要從被動的跟隨調控,轉變為主動的協同調控,努力實作廣域源網荷儲資源協調控制。
為應對這一挑戰,國網浙江電力與浙江移動合作,采用5G軟硬切片技術,建立了端到端的獨享數據通道,承載秒級負荷控制等生產控制業務。同時,透過軟切片技術建立基於5G大網的非獨享通道,承載管理和數據采集類套用數據。這一創新套用,不僅提升了電網的安全性和可靠性,還降低了運維成本,實作了經濟效益和社會效益的最大化。
國網浙江電力信通公司通訊服務中心副主任邱蘭馨表示,隨著新型電力系統戰略的落地和推進,對於傳統的電力系統提出了更多挑戰。而5G網路有效地契合了新型電力系統的需求。在浙江,國網浙江電力與浙江移動攜手合作,利用5G技術推動智慧電力建設。5G的廣連線、大頻寬、低時延、高安全性特點,與電力系統海量資源敏捷響應、精準控制的需求高度契合。雙方共同打造的5G電力虛擬專網,實作了秒級可中斷負荷終端批次化安全接入,支持遠端操控和無人巡檢,有效解決了負荷側終端接入難、配網側裝置遠端控制難等問題,顯著增強了電網應對突發事件的能力。
目前,浙江移動助力國網浙江電力完成了「1+2+3+N」模式5G虛擬專網建設,即1張藍圖+2種切片+3個大區和N個套用,針對生產控制大區、管理資訊大區、互聯網大區三類電力業務需求,在全國首創硬切片、軟切片兩種切片模式,建成省域覆蓋的5G電力虛擬專網。
用好電是基礎,管好電是剛需。電力企業不僅要用5G,還要能管5G。為了進一步解決無線通訊鏈路難管理的問題,更好的保障電力業務安全執行,國網浙江電力於2021年啟動建設了無線通訊綜合管理服務平台,這是國網系統內最早投入套用的無線通訊管理系統。
該平台實作了包括 5G硬切片基站、傳輸通道、入駐式UPF、DNN 在內的網路資源使用情況的狀態監視,實作5G物聯網SIM卡的台賬即時管控,可以對終端通訊通道執行情況、SIM卡IP地址、公網URL存取控制等網路情況實作監控告警,對異常行為可實施「一鍵阻斷」。該平台的套用為5G行業專網的自運維自管理提供了可落地的典型範本。
電力跳閘為何少了原來是5G-A黑科技發力
為進一步推動5G電力套用,提升管理效能,2023 年起,國網浙江電力與浙江移動雙方再度聯手,開始探索5G-A技術在智慧電力方面的套用。
RedCap是5G演進的標誌性技術,一方面,其有效繼承了5G NR 的高可靠、低時延、切片、定位等功能;另一方面,又具備更低功耗、更小尺寸和更低成本等優勢。在浙江,基於5G-A技術,浙江移動已率先將現網城區相關5G基站開通RedCap功能,實作了所有地市城區的RedCap連續覆蓋,為5G RedCap千行百業智改數轉夯實網路基礎。
在電力領域,浙江移動助力國網浙江電力開創了5G RedCap柱上開關的創新套用。
柱上開關是電線桿上保障用電安全的一類安全開關,可以隔離電路。傳統模式下,配電網路發生故障時,需要工作人員2人一組登高操作,供電恢復時間需要1-2小時,停電影響範圍大、停電時間長,維護人員和成本高。將柱上開關透過5G RedCap無線接入後,故障恢復由現場操作小時級到遠端操縱秒級,大幅提升供電可靠性。
在杭州,紅山工業園附近的配電網主要以架空路線組成,工業負荷比較大,配電網的日常執行壓力大,故障危害性也大。「以前電網出故障了,我們都要從錢江供電所開車趕到這裏,穿戴安全工作器具再登桿操作,全程要用上一個半小時。現在如果跳閘了,我們就可以透過5G網路進行開關遠端遙控。」負責這一帶的路線檢修工趙宇琪說。
5G+智慧開關
此外,透過5G電力專網軟硬切片結合技術,電力負荷控制也實作了遠端部署和精準控制。這有助於推進電力系統不再被動地跟隨,而能夠主動協同調控。
電力負荷控制原本需要每主幹線配置5~10人電工班組人工手動拉閘斷電進行,現在透過遠端部署,負荷控制裝置直接部署在工廠配電房,透過基於工廠上報負荷,按策略停電,無需人工現場操作,一人就可遠端可以完成多廠區同時操作。指令即時發出即時響應,避免傳統電網應急處置一刀切,實作精準負荷控制,保障了民生用電和必要工業用電。
在浙江,透過國網浙江電力與浙江移動的合作,在5G+智慧電力方面取得累累的創新碩果,成為5G電力套用行業標桿:多次獲得全國5G「綻放杯」大獎,在不久前寧波開展的第七屆綻放杯「能源有色」專題賽中獲得了一等獎,整體成果入選工信部主辦的5G+工業互聯網大會典型套用十大標桿案例,成為國家能源局5G優秀案例。
通訊員 張弘 沈秋泉 潮新聞 張雲山