深刻变革！5G究竟如何赋能电力配电网？

作者简介

赵晨旭，硕士，高级工程师，现任内蒙古电力经济技术研究院计划经营处处长，内蒙古电力公司“蒙电英才“，配电网专家，从事配电网专业研究二十余年，多次参与起草国家、行业标准，多年来发表论文60多篇，获得专利12项，取得科技成果奖30多项。长期从事配电网规划，设计，建设，生产管理，长年受聘于中国电力企业联合会、全国输配电协作网专家委员会委员、全国配电网设计联盟、智能配电与物联网创新联盟成员。

配电网存在的问题

1、基础薄弱。配电网是电网的重要组成部分。是联接电网和用户的最关键结点，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；

2、自动化面少。配电自动化目前仍集中在城市中心区，规模化、系统化尚未实现，实用化水平有待进一步提升；

3、外部环境复杂。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。

企业经营遇到瓶颈

1、电力市场化改革。市场竞争主体剧增。9号文放开售电侧和增量配网业务，数千家售电公司出现；

2、连续降电价。政府降低输配电价要求，企业经营收入形式严峻；

3、新技术的冲击。直流配电网与储能电池的突破，将给传统配电网带来冲击。

社会经济形态发生变化

1、互联网经济。“互联网+”吸引行业外公司采用互联网的创新方式开展跨界经营,带来大量资本；

2、数字经济提高了社会劳动生产率，客户要求日益多样化和精益化，给配电网企业经营效益提出了更高要求。

5G趋势

据中国信通院预测2020-2025年中国5G将直接带动经济总产出10.6万亿元，直接创造经济增长3.3万亿，创造直接就业岗位超过300万个。 

中国电信运营商5G主要频段

MassiveMIMO（大规模天线）

5G网络切片

面向应用定义“网络即服务”

1、瓦特、比特融合，配电网末端连接是瓶颈

（1）连接痛点：点多、面广智能终端和用户终端连接困难、连接匮乏、无线通信质量低；

（2）智能配网需要5G连接：新能源新业务亿级大连接、毫秒级业务、高精度授时、高带宽业务；配网连接提升-高在线、易运维、全覆盖、安全可靠；基于5G的新智能技术应用-无人机机器人、高清智能视频；

（3）配电网特点：点多面广，海量设备实时监控，信息双向交互频繁，且光纤敷设成本高、运维难度大技术选型：有线是“干”，无线是“支”，无线是有线的拓展和补充，尤其在解决配电网业务“最后一公里”接入方面，无线是快速、灵活部署的最佳选择。

（4）5G是配、用电泛在连接的重要选项。

（5）无线“安全、可靠、经济、灵活、泛在”，赋能全联接电网。

（6）联接数从万到亿，覆盖从干线到全覆盖，无线是关键。

2、配电网典型业务场景可分为控制、采集两大类

（1）控制类：分布式配电自动化、用电负荷需求侧响应、分布式能源调控等。

随着精准负控、分布式能源接入等业务发展,主站系统逐步下沉,更多地本地就近控制，与主网需要控制联动,时延需求将达到毫秒级；

（2）采集类：低压集抄、站所内外场景的智能电网大视频应用等。

未来采集对象将趋于多媒体化、深入用户行为分析;采集内容将趋于视频化、高清化;采集频次将趋于准实时,且从单向采集向双向互动演进。

（3）应用场景关键通信指标

3、5G网络为配电网业务无线接入提供了一种更优化解决方案

各类电网设备、电力终端、用电客户的通信需求爆发式增长，迫切需要构建安全可信、接入灵活、双向实时互动的"泛在化、全覆盖”配电通信接入网，并采用先进、可靠、稳定、高效的新兴通信技术及系统予以支撑。

4、5G多场景适配为智能电网不同业务提供差异化的网络服务能力

智能电网业务需求广泛，同时包含了eMBB(如巡检机器人、无人机巡检、应急通信等智能电网大视频应用)、uRLLC(智能分布式配电自动化)、mMTC(低压集抄、分布式能源等)三大场景。多场景适配可同时满足海量连接、大带宽、低时延、授时等多样化需求,更有针对性地解决智能电网不同业务的通信需求。

5、5G网络切片为电网不同分区业务提供高可靠的安全隔离能力

5G网络切片技术可为电网不同分区业务提供物理资源、虚拟逻辑资源等不同层次的安全隔离能力，为智能电网的业务承载提供更好的安全保障。

6、5G能力开放为海量接入终端提供高效灵活的运营管理能力

电力企业可利用公网运营商提供的各种能力开放，实现电力通信终端的连接管理、设备管理、业务管理、网络切片管理等创新业务，满足电力终端通信的可管可控要求。

未来在配电网的应用

1、配电房、开闭站集中监控

在城市中心配电房与开闭站.运维班组所辖区域部署5G网络，实现对配电房、开闭电站控制系统、视频和状态监测数据、机器人巡检的实时远程监视和控制，同步实现移动操作和AR巡检，通过5G网络实时回传移动终端现场巡检数据和远程会诊。网络要求：带宽50M，时延100ms。

2、线路保护隔离

配电线路中环网柜、柱上开关、隔离开关等设备启用5G网络通道后，线路保护功能将发挥更大作用，通过预设设备的定值，实现自动分段隔离，停电范围将大大减少。其网络要求：带宽1M，时延10ms。、

3、配电线路立体巡检

在配电线实现无人机和可视化监拍装置(杆塔摄像头)，完成移动作业（PAD）的立体巡检，通过5G无线通道实时回传巡检图像，确保输电线路和通道安全。网络要求：带宽50M，时延100ms。

1、5G技术将给电力配电网发展带来深刻变革

推动大量智能微型传感器在配电设备中的应用，5G通信技术应用，促进电网“智能化”、“透明化”、“可感知、可互动”，助力电网向智慧能源运营商、能源产业价值链整合商、能源生态系统服务商转型发展；

2、5G+配电的应用将在配电网全寿命周期中发挥不可估量的作用

“规划、设计、建设、运维”全链条；

3、电网行业与通信运营商的合作模式将发生变革

“B to C普遍性服务”向“B to B差异化服务”过渡；推动共享式、深度嵌入式的双赢、高质量发展。

后续工作展望如下：

终端研发：研发电力定制化5G通信终端和标准化，切片的定制。大数据与区块链的技术全面应用。唯一性、可保密、安全、可追溯，中心化的；

业务适配：研究、测试与试点验证5G新特性及其与配电网各类业务的适配性。从自愈到智能，从单向到双向的设备控制；

合作模式：探索电网与电信运营商新型业务合作管理模式、运营模式、资费模式；产业链：上下游、网络侧、业务侧共同研发；发展5G智能配电网应用生态圈和产业链。

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