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  • 5G通信技術在智能配電網上的應用將實現國家智能電網的發展戰略

    日期:2019-07-16  瀏覽量:7099  新聞來源:本文轉自電子發燒友網,版權歸原作者所有,不妥可聯系刪除

    7月9日,首個1.8G赫茲電力無線專網在江蘇省會南京投入運行,為民眾用電需求打造了一條“專屬高速公路”,實現了南京地區電力無線專網全覆蓋。

    在大力發展智能電網和泛在電力物聯網的背景下,通信多元化發展在不同的應用場景下可發揮各自的技術優勢。電力無線專網作為以電力光纖為主有線通信的電力專網通信另一補充,將克服有線通信建設難度大和GPRS等公網通信安全隱患的弊端,為電網智能化向末端配網進一步延伸提供了可能。

    6月6日,隨著工信部正式發放5G商用牌照,5G公網通信商用已經呼之欲出。5G公網通信,以其5G網絡切片技術,將為公網通信包括電力行業在內的超低時延、安全性、可靠性要求高的關鍵任務型物聯網用戶提供新的通信解決方案。

    基本概念

    電力無線專網根據智能電網終端通信接入網需求,與電力專用230MHz頻譜有機結合,基于離散窄帶多頻點聚合、動態頻譜感知、軟件無線電等關鍵技術,深度定制開發的寬帶無線接入系統。具有高帶寬、容量大、頻譜效率高、安全性高等優勢,能夠承載信息采集、實時圖像監控、應急搶險等多項智能業務。

    5G網絡是第五代移動通信網絡,其峰值理論傳輸速度可達每8秒1GB,比4G網絡的傳輸速度快數百倍。與前幾代移動通信技術相比,5G具有超大帶寬超高速率、高可靠超低時延、超多連接等特點,有助于提高供電質量和電力系統的靈活性。而5G網絡切片技術,本質上就是將運營商的物理網絡劃分為多個虛擬網絡,每一個虛擬網絡根據不同的服務需求,比如時延、帶寬、安全性和可靠性等來劃分,以靈活的應對不同的網絡應用場景。

    5G通信技術在智能配電網上的應用將實現國家智能電網的發展戰略

    在智能配電網上的應用

    智能電網是國家的發展戰略,是未來電網的發展方向,而通信則是智能電網發展的基礎。在配電自動化業務中,通信是最為薄弱的環節,嚴重制約了電力設備智能化程度,在時間進度上也影響了智能電網的發展。而無線通信技術的發展不僅是在網絡部署、投資建設成本、用電側覆蓋、后期擴容維護等方面完勝有線通信技術,還彌補了無線公網話務擁塞、剩余容量小、安全性低的缺點,具有專網專用,容量大,接通率高、安全性高的特性。

    目前電力無線專網的系統設計采用的上下行4:2比例配置,大量帶寬用于下行傳輸,可通過10kV終端通信接入,實現開關站、箱式變電站等設備的信息采集和控制。同時系統還為智能配電網設計了專門的優先級管理算法,可完全滿足不同業務的優先級和時延要求,提高電力系統的供電質量。

    雖然5G公網通信技術同樣可實現各終端間的對等通信,形成集變電所自動化、容器組調節控制、用戶負荷控制和遠方抄表等系統于一體的配電網管理系統,但配電網的重要性決定了其在控制類業務,如開關站、配電房、配電箱、綜合接入配網自動化、計量自動化等方面會選擇安全性、通道可靠性、靈活性較高的光纖通信和無線專網,5G通信將作為一種補充覆蓋方式,在一些不具備控制功能的開關柜、配電房等節點使用。

    在電網配用電側的應用

    近年來,隨著行業信息化的不斷深入發展,電力系統對通信專網的要求更高了。而電力無線專網和5G網絡的出現,借助自身優勢,能充分滿足電力通信網末端覆蓋和通信接入的需求。

    電力無線專網通過高寬帶、低時延的技術特性可實現多媒體信息、數據的回傳以及控制命令的下發,在配電自動化、應急搶修、檢修及移動資產可視化管理等應用上已取得顯著的成效。

    同樣5G超低時延和高可靠性的信息傳輸特性,也有助于降低電力系統潛在停電影響的范圍和時長,當配網局部發生故障時,5G通信系統使得毫秒級自動定位并隔離故障成為可能,從而保障非故障區域的不間斷供電,可大幅度提高應急效率。

    在分布式電源數據接入的應用

    我國分布式電源發展迅速,按1%的占比逐年增加,預計到2020年,我國分布式電源裝機容量可達1.87億千瓦,占同期全國總裝機的9.1%。而目前分布式發電面臨的關鍵問題有兩個:一是業務節點多、海量的數據如何接入?二是如何對大量分布式能源進行控制和管理,防止其并網或脫網時對電力大網造成電壓波動?

    針對問題一,5G通信技術則憑借高速率、高安全、全覆蓋、智能化的特點,可有效地解決分布式電源分散、點多、量大等問題,為分布式電源的海量數據接入提供保障。

    問題二的難點通過采用電力無線寬帶專網系統的雙向無線高速通道,電網中央控制平臺能夠在毫秒級時間內實現與網關智能電表的數據雙向交互和較強的實時性,也能得到解決。

    在低壓電能計量服務上的應用

    用電信息的采集能為電網進行負荷預測、電力營銷等提供強有力的數據支撐,讓電網企業更加精準地掌握區域用電的情況,從而提升電網的服務水平。

    電力無線專網通過高帶寬、容量大、頻譜效率高的特性,可實現用電數據采集的高效、穩定,達到了精準抄表的目標,同時在一些公網無法覆蓋的地區,也可以考慮部署部分電力無線專網熱點,將用電信息采集的范圍進一步延伸,實現更精細化的供需平衡。

    5G網絡的大規模運營使得其在低壓電能計量服務上的應用具備得天獨厚的優勢,可將偏遠地區、農電配網和城市密集的用電戶都實時精準地接入用電信息采集系統,同時也減少了有線網絡的建設規模。

    在網絡安全上的應用

    電力系統對于網絡安全要求極高,電力無線專網是根據電力行業需求,進行深度定制化開發,實現專網專用的網絡,與互聯網隔離,杜絕了外界侵入的可能性,能夠滿足安全需求。而5G則是公網通信,可能存在傳輸通道阻塞,雖然有多重網絡安全措施,但仍然存在安全風險等問題。

    事實上,我們發現,不論是電力無線專網還是5G通信技術,兩者在電力無線通信領域的應用都各有優勢。相對來說,5G由于覆蓋廣、超低時延和高可靠性的信息傳輸,在用電信息收集、應急搶修等方面更具優勢,但在安全性和主動權方面則處于劣勢,更適合應用于一些對不具備控制功能,且要求覆蓋范圍廣、低時延的配用電業務。

    電力無線專網則在安全性和通信質量方面相對更強,但在建設成本和全面覆蓋上還存在一定壓力,更多應該應用于電力物聯網下的采集與控制業務。

    結語

    對于“未來到底是應該在5G網絡技術加碼,加大其對電力無線通信領域的深入探索和應用,還是繼續堅持電力無線專網的技術研發,讓其發揮在電力無線通信領域的支撐作用”的問題,不是“魚和熊掌不可兼得”的問題,發揮各自優勢,在不同的應用場景下應用不同的技術,有線通信、無線公網、無線專網相互補充,以智能電網和泛在電力物聯網共同支撐的能源互聯時代將指日可待。

    百人牛牛