智能電網設備工作委員會
5G賦能智能電網
所屬分類:新聞資訊
來源:中國電子報
作者:鐘慧
更新日期:2020-09-16

  5G于垂直行業、ToB市場的應用前景在被普遍看好的同時,也面臨巨大挑戰??缧袠I交叉滲透,需要通信行業與垂直行業在技術、業務、管理等多個方面能夠互相理解和交融。近日,中國南方電網、廣東省電信規劃設計院、全球能源互聯網研究院、國網青島供電公司、北京四方繼保、南京南瑞信通、中國移動、中國電信、中國聯通、華為等5G確定性網絡產業聯盟內的多家企業,聯合發布了《5G確定性網絡@電力:需求、技術及實踐》產業白皮書(以下簡稱“白皮書”),希望破題5G對電力行業的賦能方案。

   電力有望成為首波5G商用行業

   我國5G網絡覆蓋能力正在快速發展。工信部信息通信發展司司長聞庫在9月初召開的服貿會上表示,目前全國已經建成48萬個5G基站,接入網絡的5G終端達到1億個。中國電信和中國聯通日前也宣布,雙方通過共建共享,目前已經實現了5G網絡在地級及以上城市的覆蓋。到9月30日之前,實現5G獨立組網的地級城市的覆蓋。

   伴隨著5G R16標準版本的凍結、CCSA(中國通信標準化協會)端到端網絡切片標準的確定,以及中國三大運營商5G SA獨立組網建設的持續快速推進,2020年將成為中國5G ToB商用的元年。而相比ToC,ToB的最關鍵差異化需求在于行業需要一張確定性網絡,即為所承載的業務提供包括時延、抖動、丟包率等關鍵指標在內的確定性業務保證的能力。

   5G確定性網絡依托5G原生的超大帶寬、超低時延與超高可靠性、海量接入三大特性,結合網絡切片、MEC邊緣計算等關鍵解決方案,可以很好地匹配電網行業對于業務可用、安全可靠、可管可控的核心訴求,為電力終端接入網提供泛在、靈活、低成本、高質量的全新技術選擇,因此電力有望成為5G ToB商用的第一波行業之一。

   5G確定性網絡產業聯盟成立于2019年6月,現擁有100多家成員單位,在智能電網的技術研究和產業發展上一直走在業界前列,發布了多篇智能電網領域產業白皮書,開展了一系列基于5G確定性網絡的跨行業合作,樹立了國家電網和中國南方電網智能電網行業樣板,為3GPP R18 5G+智能電網標準立項提供了關鍵輸入。

   據介紹,5GDNA(5G確定性網絡產業聯盟)能源互聯網小組集合了電網公司、電力終端和應用提供商、系統集成商、電信運營商、網絡設備提供商等端到端產業鏈的力量,共同編制了白皮書,一方面統一產業共識、形成電力行業對5G確定性網絡的需求基線,另一方面也希望能夠有助于運營商提前做好網絡能力準備,共同加速5G智能電網的商用進程。

   行業數字化對5G訴求有三個維度

   綜合10多個行業、100多個應用場景的解析和實踐,行業數字化對5G網絡的訴求可收斂為3個維度,即能力可編排的差異化(Differentiated)網絡,數據安全有保障的專屬(Dedicated)網絡,以及自主管理可自助服務的DIY網絡。

差異化網絡是行業數字化的關鍵訴求。不同于公眾消費者用戶的普遍需求,行業應用的需求是千差萬別、多維度的。

例如,遠程抄表需要的網絡連接很多,對帶寬和時延并不敏感。而遠程醫療、自動駕駛等業務對網絡的確定性低時延、安全可靠提出更高的要求,每年的故障時間只有幾秒鐘。5G為行業數字化打開想象空間,緣于5G可以提供多維度的有體驗保證的網絡能力。

   專屬網絡保證數據安全隔離和數據隱私保護,是行業應用的普遍要求。對于工業互聯網、智能電網等行業,網絡安全、分權分域管理、資源的隔離、數據及信令的保護是這類嚴苛類行業應用場景基本的要求。用戶數據以及業務數據不出園區,要求做到公網專用,是行業應用的共性需求。

   可DIY的自助網絡,是行業快速創新不可或缺的部分。響應快速變化的業務需求,行業用戶希望能夠自定義、按需設計、DIY自己的網絡。

   專家表示,白皮書從這三個維度出發,重點針對智能電網對5G確定性網絡的關鍵需求進行了具象化、實例化、量化的詳細解讀和分析。以原子能力的方式,針對匹配行業需求所需要的關鍵技術和解決方案進行了深度解析,并輔以外場PoC的實測結果,初步驗證了5G確定性網絡賦能智能電網和能源互聯網行業數字化轉型的可行性。

   CIGRE中國委員會D2-5G工作組組長、5G確定性網絡產業聯盟專委會專家劉建明表示,電力作為關系國計民生的基礎性行業,對通信網絡的時延、抖動、安全隔離、SLA/QoS、網絡管理、運行維護等性能指標都有著非常高的要求,5G確定性網絡在電力行業的落地和實踐,將對5G賦能千行百業數字化轉型具有重大參考價值和示范意義。

   量化智能電網對5G網絡關鍵需求

   智能電網屬于5G確定性網絡最具代表性的行業應用之一。電力業務的生產消費主要涵蓋“發、輸、變、配、用”5個主要環節。隨著電力物聯網發展,對先進、可靠、高效的新興無線通信技術提出了較大需求。

   以南方電網為例,其通過對發、輸、變、配、用等電網全業務場景的系統性梳理,共識別出54種5G+智能電網潛在應用場景。經過多年建設,電力110kV及以上變電站、大型電廠等區域已實現光纖覆蓋。

   在變電環節中,傳統的電力生產控制業務,如調度電話、線路保護、安穩控制、自動化EMS、電能計量等已基于光纖實現穩定運行。隨著電力物聯網及智能變電站的發展,如輸電線路視頻監控、電力隧道環境及視頻監控、變電站視頻及環境監控、變電站巡檢機器人、移動作業/巡檢,以及新增的多媒體、物聯網類業務(包括生產、安監、市場、物資等)逐步興起,業務呈現出大帶寬、高可靠、移動性等特點,需要考慮引入可靠的無線通信方式滿足業務接入需求。

   在配用電領域,由于點多面廣,現有光纖覆蓋建設成本高、運維難度大,難以有效支撐其“可觀、可管、可控”。隨著大規模配電網自動化、低壓集抄、分布式能源接入、用戶雙向互動等業務快速發展,各類電網設備、電力終端、用電客戶的通信需求爆發式增長,傳統光纖專網的建設成本高、業務開通時間長,無法滿足快速靈活的廣域接入需求。同時變電站機器人巡檢、輸配電線路無人機巡檢等移動性場景也對無線通信提出了剛需,因此迫切需要構建安全可信、接入靈活、雙向實時互動的通信接入網,并采用先進、可靠、穩定、高效的新興通信技術及系統予以支撐。

   針對這些業務特點,白皮書給出三種典型生產控制類業務對差異化網絡的需求案例。其中,配網差動保護通過計算線路兩端的電流差值來判斷故障位置,并實現故障線路隔離;智能分布式FA主要通過 DTU之間的協調操作,實現故障隔離后停電區域的自動復電;配網PMU通過匯集分布在配電網不同位置的PMU裝置測量信息,實現對配網運行狀態的實時監控。

   因為生產控制業務對差異化網絡的要求最為突出,如果5G能夠滿足其差異化網絡的需求,原則上就可以滿足其他電力業務的需求,因此5G確定性網絡產業聯盟在差異化網絡能力的設計上,重點聚焦滿足該類業務需求。

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