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5G賦能智能電網(wǎng)

2020-09-16 08:55:40 中國電子報   作者: 鐘慧  

5G于垂直行業(yè)、ToB市場的應(yīng)用前景在被普遍看好的同時,也面臨巨大挑戰(zhàn)。跨行業(yè)交叉滲透,需要通信行業(yè)與垂直行業(yè)在技術(shù)、業(yè)務(wù)、管理等多個方面能夠互相理解和交融。近日,中國南方電網(wǎng)、廣東省電信規(guī)劃設(shè)計院、全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院、國網(wǎng)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(lián)通、華為等5G確定性網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟內(nèi)的多家企業(yè),聯(lián)合發(fā)布了《5G確定性網(wǎng)絡(luò)@電力:需求、技術(shù)及實踐》產(chǎn)業(yè)白皮書(以下簡稱“白皮書”),希望破題5G對電力行業(yè)的賦能方案。

電力有望成為首波5G商用行業(yè)

我國5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力正在快速發(fā)展。工信部信息通信發(fā)展司司長聞庫在9月初召開的服貿(mào)會上表示,目前全國已經(jīng)建成48萬個5G基站,接入網(wǎng)絡(luò)的5G終端達(dá)到1億個。中國電信和中國聯(lián)通日前也宣布,雙方通過共建共享,目前已經(jīng)實現(xiàn)了5G網(wǎng)絡(luò)在地級及以上城市的覆蓋。到9月30日之前,實現(xiàn)5G獨立組網(wǎng)的地級城市的覆蓋。

伴隨著5G R16標(biāo)準(zhǔn)版本的凍結(jié)、CCSA(中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會)端到端網(wǎng)絡(luò)切片標(biāo)準(zhǔn)的確定,以及中國三大運營商5G SA獨立組網(wǎng)建設(shè)的持續(xù)快速推進(jìn),2020年將成為中國5G ToB商用的元年。而相比ToC,ToB的最關(guān)鍵差異化需求在于行業(yè)需要一張確定性網(wǎng)絡(luò),即為所承載的業(yè)務(wù)提供包括時延、抖動、丟包率等關(guān)鍵指標(biāo)在內(nèi)的確定性業(yè)務(wù)保證的能力。

5G確定性網(wǎng)絡(luò)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(jié)合網(wǎng)絡(luò)切片、MEC邊緣計算等關(guān)鍵解決方案,可以很好地匹配電網(wǎng)行業(yè)對于業(yè)務(wù)可用、安全可靠、可管可控的核心訴求,為電力終端接入網(wǎng)提供泛在、靈活、低成本、高質(zhì)量的全新技術(shù)選擇,因此電力有望成為5G ToB商用的第一波行業(yè)之一。

5G確定性網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成立于2019年6月,現(xiàn)擁有100多家成員單位,在智能電網(wǎng)的技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展上一直走在業(yè)界前列,發(fā)布了多篇智能電網(wǎng)領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)白皮書,開展了一系列基于5G確定性網(wǎng)絡(luò)的跨行業(yè)合作,樹立了國家電網(wǎng)和中國南方電網(wǎng)智能電網(wǎng)行業(yè)樣板,為3GPP R18 5G+智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)立項提供了關(guān)鍵輸入。

據(jù)介紹,5GDNA(5G確定性網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟)能源互聯(lián)網(wǎng)小組集合了電網(wǎng)公司、電力終端和應(yīng)用提供商、系統(tǒng)集成商、電信運營商、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供商等端到端產(chǎn)業(yè)鏈的力量,共同編制了白皮書,一方面統(tǒng)一產(chǎn)業(yè)共識、形成電力行業(yè)對5G確定性網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)能力準(zhǔn)備,共同加速5G智能電網(wǎng)的商用進(jìn)程。

行業(yè)數(shù)字化對5G訴求有三個維度

綜合10多個行業(yè)、100多個應(yīng)用場景的解析和實踐,行業(yè)數(shù)字化對5G網(wǎng)絡(luò)的訴求可收斂為3個維度,即能力可編排的差異化(Differentiated)網(wǎng)絡(luò),數(shù)據(jù)安全有保障的專屬(Dedicated)網(wǎng)絡(luò),以及自主管理可自助服務(wù)的DIY網(wǎng)絡(luò)。

差異化網(wǎng)絡(luò)是行業(yè)數(shù)字化的關(guān)鍵訴求。不同于公眾消費者用戶的普遍需求,行業(yè)應(yīng)用的需求是千差萬別、多維度的。

例如,遠(yuǎn)程抄表需要的網(wǎng)絡(luò)連接很多,對帶寬和時延并不敏感。而遠(yuǎn)程醫(yī)療、自動駕駛等業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)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(yè)數(shù)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(wǎng)絡(luò)能力。

專屬網(wǎng)絡(luò)保證數(shù)據(jù)安全隔離和數(shù)據(jù)隱私保護(hù),是行業(yè)應(yīng)用的普遍要求。對于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)等行業(yè),網(wǎng)絡(luò)安全、分權(quán)分域管理、資源的隔離、數(shù)據(jù)及信令的保護(hù)是這類嚴(yán)苛類行業(yè)應(yīng)用場景基本的要求。用戶數(shù)據(jù)以及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)不出園區(qū),要求做到公網(wǎng)專用,是行業(yè)應(yīng)用的共性需求。

可DIY的自助網(wǎng)絡(luò),是行業(yè)快速創(chuàng)新不可或缺的部分。響應(yīng)快速變化的業(yè)務(wù)需求,行業(yè)用戶希望能夠自定義、按需設(shè)計、DIY自己的網(wǎng)絡(luò)。

專家表示,白皮書從這三個維度出發(fā),重點針對智能電網(wǎng)對5G確定性網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵需求進(jìn)行了具象化、實例化、量化的詳細(xì)解讀和分析。以原子能力的方式,針對匹配行業(yè)需求所需要的關(guān)鍵技術(shù)和解決方案進(jìn)行了深度解析,并輔以外場PoC的實測結(jié)果,初步驗證了5G確定性網(wǎng)絡(luò)賦能智能電網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的可行性。

CIGRE中國委員會D2-5G工作組組長、5G確定性網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟專委會專家劉建明表示,電力作為關(guān)系國計民生的基礎(chǔ)性行業(yè),對通信網(wǎng)絡(luò)的時延、抖動、安全隔離、SLA/QoS、網(wǎng)絡(luò)管理、運行維護(hù)等性能指標(biāo)都有著非常高的要求,5G確定性網(wǎng)絡(luò)在電力行業(yè)的落地和實踐,將對5G賦能千行百業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型具有重大參考價值和示范意義。

量化智能電網(wǎng)對5G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵需求

智能電網(wǎng)屬于5G確定性網(wǎng)絡(luò)最具代表性的行業(yè)應(yīng)用之一。電力業(yè)務(wù)的生產(chǎn)消費主要涵蓋“發(fā)、輸、變、配、用”5個主要環(huán)節(jié)。隨著電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展,對先進(jìn)、可靠、高效的新興無線通信技術(shù)提出了較大需求。

以南方電網(wǎng)為例,其通過對發(fā)、輸、變、配、用等電網(wǎng)全業(yè)務(wù)場景的系統(tǒng)性梳理,共識別出54種5G+智能電網(wǎng)潛在應(yīng)用場景。經(jīng)過多年建設(shè),電力110kV及以上變電站、大型電廠等區(qū)域已實現(xiàn)光纖覆蓋。

在變電環(huán)節(jié)中,傳統(tǒng)的電力生產(chǎn)控制業(yè)務(wù),如調(diào)度電話、線路保護(hù)、安穩(wěn)控制、自動化EMS、電能計量等已基于光纖實現(xiàn)穩(wěn)定運行。隨著電力物聯(lián)網(wǎng)及智能變電站的發(fā)展,如輸電線路視頻監(jiān)控、電力隧道環(huán)境及視頻監(jiān)控、變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控、變電站巡檢機(jī)器人、移動作業(yè)/巡檢,以及新增的多媒體、物聯(lián)網(wǎng)類業(yè)務(wù)(包括生產(chǎn)、安監(jiān)、市場、物資等)逐步興起,業(yè)務(wù)呈現(xiàn)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(yè)務(wù)接入需求。

在配用電領(lǐng)域,由于點多面廣,現(xiàn)有光纖覆蓋建設(shè)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(guī)模配電網(wǎng)自動化、低壓集抄、分布式能源接入、用戶雙向互動等業(yè)務(wù)快速發(fā)展,各類電網(wǎng)設(shè)備、電力終端、用電客戶的通信需求爆發(fā)式增長,傳統(tǒng)光纖專網(wǎng)的建設(shè)成本高、業(yè)務(wù)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(jī)器人巡檢、輸配電線路無人機(jī)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(gòu)建安全可信、接入靈活、雙向?qū)崟r互動的通信接入網(wǎng),并采用先進(jìn)、可靠、穩(wěn)定、高效的新興通信技術(shù)及系統(tǒng)予以支撐。

針對這些業(yè)務(wù)特點,白皮書給出三種典型生產(chǎn)控制類業(yè)務(wù)對差異化網(wǎng)絡(luò)的需求案例。其中,配網(wǎng)差動保護(hù)通過計算線路兩端的電流差值來判斷故障位置,并實現(xiàn)故障線路隔離;智能分布式FA主要通過 DTU之間的協(xié)調(diào)操作,實現(xiàn)故障隔離后停電區(qū)域的自動復(fù)電;配網(wǎng)PMU通過匯集分布在配電網(wǎng)不同位置的PMU裝置測量信息,實現(xiàn)對配網(wǎng)運行狀態(tài)的實時監(jiān)控。

因為生產(chǎn)控制業(yè)務(wù)對差異化網(wǎng)絡(luò)的要求最為突出,如果5G能夠滿足其差異化網(wǎng)絡(luò)的需求,原則上就可以滿足其他電力業(yè)務(wù)的需求,因此5G確定性網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟在差異化網(wǎng)絡(luò)能力的設(shè)計上,重點聚焦?jié)M足該類業(yè)務(wù)需求。




責(zé)任編輯: 江曉蓓

標(biāo)簽:智能電網(wǎng)