泛在電力物聯(lián)網(wǎng)及5G 技術在電網(wǎng)中的應用淺析

張 敏 冉碧珍 楊 鳳

（國網(wǎng)重慶市電力公司酉陽供電分公司，重慶409899）

隨著我國各方面的不斷發(fā)展，尤其是經濟的發(fā)展，對電力的需求也越來越高，電網(wǎng)的建設也不斷增加，供電系統(tǒng)也面臨巨大的挑戰(zhàn)。電力新技術作為電力系統(tǒng)的著重發(fā)展部分，其高效，安全的運行顯得尤為重要。而泛在電力物聯(lián)網(wǎng)和5G 也是最重要的一個環(huán)節(jié)。在實現(xiàn)智慧服務、精準對接和新業(yè)務、新業(yè)態(tài)和新模式中面對不同的問題需要不同的解決方案，能保證新業(yè)務、新業(yè)態(tài)和新模式，擴大能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈，主動對接地方經濟發(fā)展，建設一站式服務平臺，打造利益共同體。同樣，5G 技術的發(fā)展將使配網(wǎng)系統(tǒng)朝著更加安全，高效的方向前進。本文從泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、5G 和兩者結合等方面介紹了電網(wǎng)新技術的高效精準便利性。

1 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)

近年來，國家電網(wǎng)有限公司提出并大力發(fā)展泛在電力物聯(lián)網(wǎng)領域，同時，緊密結合“三型兩網(wǎng)”新戰(zhàn)略，集合全體員工的智慧，共同推進泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設需在技術層面進行突破。全球互聯(lián)網(wǎng)正在進行技術變革，要從網(wǎng)絡架構核心技術方面采取措施，通過傳感的設備、測量的設備、各種感知的模組模塊來廣泛地進行融合，讓傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)擁有一個非常高效、安全、智能的神經指揮大腦。事實上，在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設中這些已經在逐步得以實現(xiàn)。發(fā)現(xiàn)在輸配電線路的施工現(xiàn)場，傳感節(jié)點出現(xiàn)了續(xù)航時間短、感知精度低、抗干擾能力弱的問題，需要電力傳感芯片對狀態(tài)的及時、準確感知提供支撐。于是，通過采集電力應用現(xiàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)，進行了芯片性能與環(huán)境的相關性分析，通過開發(fā)輔助設計軟件，指導芯片工藝參數(shù)與設計改進[1]。

很多成果是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設中涌現(xiàn)出來的，具有很強的實用性，得到了社會的高度關注[2]。國網(wǎng)某省電力有限公司和中國鐵塔股份有限公司的小伙伴運用物聯(lián)網(wǎng)思維探索出了一條“鐵塔共享”之路。5G 已來，但目前低頻帶寬資源有限，難以滿足新興業(yè)務大容量的需求，未來85%的新建基站將借助社會塔解決，電力塔共享是解決站址問題的最優(yōu)選擇。通過共享，鐵塔可以成為集電力專網(wǎng)、運營商公網(wǎng)為一體的通信結點，集輸配供儲為一體的能源節(jié)點，集電力設施、通信設備、環(huán)境監(jiān)測、安防監(jiān)控為一體的空間信息共享節(jié)點，是“三型兩網(wǎng)”建設的具體實踐。未來共享鐵塔在資源節(jié)約方面的光明前景。

2 5G 技術及應用

第五代移動通信技術是最新一代蜂窩移動通信技術，根據(jù)全球移動供應商協(xié)會（GSA）于8 月發(fā)布的最新報告，在全球各國的5G 競爭當中，已經初步形成了第一梯隊為中、韓、美、日，第二梯隊為英、德、法的競爭格局。中國的5G 研發(fā)和建設可以說絕對走在世界前列，甚至是超前的。

隨著5G 與電網(wǎng)業(yè)務的深度融合，將通過在高壓線路保護、城市電網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測、客戶用電信息采集等專業(yè)領域試點應用，挖掘5G 技術優(yōu)勢，實現(xiàn)電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的人機交互、萬物互聯(lián)，助力智慧城市產業(yè)建設。一直以來，供電公司積極推動泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設，主動拓展5G 新技術業(yè)務應用。在220 千伏鏌铘站進行試點，建成某省首個5G 技術電力綜合應用示范區(qū)，綜合示范區(qū)貫通了端到端全程5G SA 網(wǎng)絡通信通道，搭建5G 技術應用、業(yè)務創(chuàng)新合作平臺，平臺集4K 高清、VR、機器人巡檢、無人機巡視多功能于一體，構筑了5G+天、地、人立體化監(jiān)測體系，實現(xiàn)了對工程建設進度質量、設備狀態(tài)、人員行為的全時段監(jiān)視、全方位感知、立體化防護。

3 5G 和泛在電力物聯(lián)網(wǎng)

據(jù)報道，今年初，一臺紅白相間的六旋翼巡檢無人機盤旋在國網(wǎng)公司某110kV 海洋變電站內，同時，另外一臺機身為深藍色、機頭為白色的新型巡檢機器人正在巡視變電站內的各種電力設備。這其實是國網(wǎng)電力最新研發(fā)出的基于5G 技術的新型線路巡檢無人機和基于VR 技術的新型變電站巡檢機器人。相比4G 技術，5G 技術具有超高速率、超大帶寬、超低時延的優(yōu)點。傳統(tǒng)的線路巡檢無人機最多只能傳輸1080P 的視頻，這樣會導致輸電設備的微小缺陷無法被識別。而該款搭載有5G 終端的無人機能夠拍攝4K 超高清視頻并通過5G 網(wǎng)絡回傳給線路運維人員。運維人員無需攀登鐵塔即可清晰看到輸電線路及附屬設備的每一個細節(jié)，極大提升了巡檢人員的工作效率。這款無人機還能安裝激光雷達實時進行三維建模，自動規(guī)劃航線。無人機工作完成后會自動飛回機巢充電。未來，除了在變電站建設機巢，針對遠距離巡檢任務，還可以在電力作業(yè)車上搭載移動機巢。這樣一來，變電站就變成了“機場”，移動作業(yè)車就變成了“航空母艦”。

傳統(tǒng)的變電站巡檢機器人須沿著既定軌道巡視站內設備，而這臺基于5G 技術的VR 變電站智能巡檢機器人則不需要既定軌道，遇到障礙物會自動識別并繞開，開展全自動自主巡視。這得益于這款巡檢機器人搭載的5G 終端、多種物聯(lián)網(wǎng)傳感器和高清VR 攝像頭。5G 網(wǎng)絡的超低延時特點確保了機器人高精度巡檢，既保證了巡視路線、查看設備位置的自由度，又能防止巡檢機器人誤入帶電區(qū)域，保證了巡檢作業(yè)的安全性。此外，通過5G 網(wǎng)絡可以將巡檢機器人搭載的8K 高清全景攝像頭所拍攝的巡檢視頻實時地回傳到后臺指揮中心，指揮中心的工作人員利用匹配的VR 眼鏡就能夠獲取變電站實景的現(xiàn)場式體驗；同時，該套系統(tǒng)還能提供針對多個變電站內設備狀態(tài)的專家遠程診斷，通過遠程專家的診斷意見，能夠極大地提升了設備缺陷查找效率和準確性，給現(xiàn)場處置提供極大的幫助。國網(wǎng)公司的這兩款新式裝備在110 千伏海洋變電站的巡檢，也標志著國家電網(wǎng)公司首次實現(xiàn)基于5G 技術的陸空一體化電力設施立體巡檢。

隨著5G 網(wǎng)絡切片技術的投入使用，電網(wǎng)公司還可以依托5G 共享基站智能運維技術，進一步拓展4K 高清監(jiān)控音視頻信號雙向互動、智能全景AR 巡檢機器人遠程監(jiān)控等功能，全面推進電網(wǎng)運行5G 智能新時代。利用開放的通信資源能力、豐富的數(shù)據(jù)中心資源和大數(shù)據(jù)應用能力、全面的軟硬件集成能力以及云網(wǎng)一體的運營維護能力，為國網(wǎng)威海供電公司提供技術、運營、服務、管理等體系的賦能，全面提升國網(wǎng)公司的“三型兩網(wǎng)、世界一流”的發(fā)展現(xiàn)狀，構建能源系統(tǒng)智能化運營體系。

此外，電網(wǎng)公司也可以和通信企業(yè)進行戰(zhàn)略合作，共同打造應用5G 通信和物聯(lián)網(wǎng)技術的智慧電網(wǎng)示范項目或示范工程，建設5G 基站基礎設施，共同在5G 通信、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等領域開展研究，重點突破5G 通信、物聯(lián)網(wǎng)等方面的新技術的應用與落地。

4 結論

5G 網(wǎng)絡建設也是面向未來的“新型基礎設施建設”，將使工業(yè)生產、社會管理效率獲得極大提升，大大節(jié)約生產成本和交易成本，隨著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設的逐步推進以及5G 等新技術與電力物聯(lián)網(wǎng)的深度融合，未來將在多個領域實現(xiàn)用能服務體驗的提質升級，將電力用戶及其設備，電網(wǎng)企業(yè)及其設備，發(fā)電企業(yè)及其設備，供應商及其設備，以及人和物連接起來，產生共享數(shù)據(jù)，打造“互聯(lián)網(wǎng)”大數(shù)據(jù)平臺，為市民提供“互聯(lián)網(wǎng)”智慧用能方案，實現(xiàn)能源系統(tǒng)智能化運營與管理，多能互補、高效利用，構建以電為優(yōu)先的清潔低碳能源消費體系。