当5G遇上电网，会擦出怎样的“火花”？
2020-08-19
科技日报记者 刘传书 通讯员 祝凯
过去，电力改变了人类社会的生产生活方式。未来，5G将推动人类社会新的数字化生产和生活方式。那5G与电网这两大超级基础设施在新时代路口相遇会擦出怎样的“火花”？
8月18日，南方电网深圳供电局新一代5G智能变电站——500千伏鹏城变电站完成改造后不久，就迎来深圳市工信局、5G联盟、华为、媒体代表等，现场调研鹏城变电站“5G+全栈国产化+智能电网”应用示范等情况，感受5G技术对电网基层工作带来的巨大改变。据了解，鹏城变电站是深圳供电局“面向智能电网的5G新技术规模化应用”项目的示范点，昨日刚获5G智慧样板项目授牌。
变电运行发生了翻天覆地的变化
电网行业数字化转型战略对电力通信网提出了更高要求，而5G“大带宽、低时延、广连接”的三大原生特性，结合网络切片、边缘计算等创新技术，能够很好地匹配泛在、灵活、经济、安全、可靠的电力通信需求。
深圳供电局持续深化5G技术在电网领域的应用，携手各方共建“5G+智能电网”生态圈，鹏城变电站就是其中一个5G集中应用示范点。据了解，鹏城变电站日常负载约占深圳电网的20%，是滇西北直流工程落地后将电能送至深圳的重要枢纽变电站，以往大量的设备巡视、操作等工作都需人工现场完成，工作负担较为沉重。
而如今在5G赋能之下，工作人员只需在电脑上轻轻一点，变电站内的巡检机器人瞬间就自如地工作起来。只见它沿着设定的轨迹缓缓前进，头部摄像头不时转动，对设备上的开关、压板、指示灯、仪表等进行识别和读数，高清视频图像信息就回传至指挥中心，所需时间低至1毫秒，快到“无感”，电网设备巡检效率得以提升270%。
设备信息采集到后，还要对设备运行状况进行分析和诊断。深圳供电局将人工智能技术融入其中，一份有1330个检查项目的巡视表单，人工巡视原本需要3天时间，依靠“5G+人工智能”只需要1小时。
“举个例子，以往人工巡视记录主变压器的套管油位时我们都非常头疼，因为油位表距离地面10米，直径却不到5厘米，用望远镜观测好久才能看清楚。”鹏城变电站站长谢志毅介绍说，“现在我们利用具有37倍光学变焦功能的4K高清摄像头，可以轻松地把套管油位和红外热成像图谱记录下来，经系统AI算法一处理报告就自动生成了。”
不止设备巡视，设备操作也升级为程序操作，由人工智能确认操作后的设备状态，不仅更加安全可靠，还省去了运行人员反复往返控制室、设备场地的麻烦；安全监护也不再采取“人盯人”的方式，5G摄像头可识别并记录不在规定区域内作业等违规行为，并通过定位手环发出震动提醒，确保工作人员人身安全……
“像巡检机器人、5G摄像头等智能设备，鹏城变电站一共有1036个。‘新基建’的确释放了新动能，变电运行人员的工作发生了翻天覆地的变化。”谢志毅感慨道。
监控360度全息感知 停电“零感知”
为防止国外产品出现安全隐患和断供风险，深圳供电局在行业内率先开展自主可控的全栈国产化架构研究，通过开展自主创新，替换国产设备等方式，实现多个系统的核心部件国产化率100%，全力保障“能源安全”。
得益于此，鹏城变电站及其一墙之隔的输电系统均实现服务器、智能芯片等核心部件的全栈国产化。据统计，深圳电网110千伏及以上输电线路总长已达到5102公里，而传统输电巡视方式下，一个熟练的输电工人通过徒步翻山、徒手爬塔，一天也只能完成2-3基铁塔的巡视工作。
为提升输电巡视效率，深圳供电局联合华为共同研发应用了搭载Atlas200芯片的摄像头，其中固化有可前端识别现场异常情况的12种自研算法，并实现深圳电网输电线路全覆盖。通过人工智能算法，新一代输电智能巡检系统可自动识别输电线路外力破坏隐患和缺陷，足不出户就能“一日尽览鹏城塔”。“巡视一回500千伏输电线路，传统人工巡视需要2个人巡视10天，现在通过新一代输电智能巡检系统2小时就可以完成了。”深圳供电局输电管理所线路部副主管裴慧坤介绍说。
不仅空中的输电线路，地下的高压电缆也实现了巡视工作新突破。在深圳南山侨香路，全国电力行业内首款5G智能摄像头迎来“首秀”。这是深圳供电局与华为联合打造的智慧监控成果，它以深圳多功能智能杆为载体，融合5G、AI人工智能、4K技术，对高压电缆通道沿线及周边施工情况进行智能监控，犹如“智慧之眼”般实现高压电缆通道360度全息感知，全方位保障电缆线路安全运行。
通过自主创新，深圳供电局还完成了全球首个5G SA网络配电网差动保护试点验证，6项技术成果创全球第一。“差动保护是继电保护里性能最优越的保护之一，灵敏度和可靠性极高，被保护设备发现轻微的故障立马可以启动保护并正确动作，同时不影响其他设备正常运行。”深圳供电局电力调度控制中心继电保护部专责王廷凰介绍说。
但差动保护的应用需将线路两侧数据在15毫秒之内完成对比，配电网因为点多面广等原因，大规模部署光纤网络难度极大、成本极高，而5G正好是解决此问题的“药方”。凭借超低延时，5G网络可以代替光纤，精确运用差动保护技术快速隔离故障点，将故障隔离时间从秒级升级到毫秒级，最大限度地保障了用户用电需求。
为了验证5G对配网差动保护的支撑作用，深圳供电局联合华为完成全球首个5G SA网络跨基站带业务的差动保护测试，成功验证了5G满足电网控制类业务毫秒级低时延和微秒级高精度网络授时的需求，达到了国际领先水平，6项技术成果创全球第一。
5G低时延、高可靠等特性打破了4G和光纤的局限，有效承载配网差动保护的技术要求，实现将故障隔离时间从秒级升级到毫秒级，大幅降低配网故障供电恢复时间，真正实现停电“零感知”，满足社会经济发展对智能电网的需求。
共享多赢为全社会创造更大的价值
5G网络是通往未来智能社会的“数字高速公路”，但要修好这条路，需建设大量的5G基站、边缘节点等基础设施。深圳供电局发挥变电站、配电房、电力塔及电缆管廊等场地资源点多面广的优势，助力深圳市5G建设实现 “多、快、好、省”。
深圳供电局拥有8千多座电力塔，具有覆盖广、取电容易、塔上空间充足等优势，是现成的5G基站站址资源。还拥有261座变电站，超过1.5万间配电房，具有站址空间充足、供电稳定、靠近用户等优势，是合适的ICT机房资源。
为高效整合资源，深圳供电、市政资源、电信运营商、设备制造商寻求产业合作，构建5G基站、储能站、智能配电房、MEC、北斗地基增强站等多功能融合的站点，以及构建5G基站、电网摄像头、公安摄像头等融合的多功能智能杆，以创新运营模式，拓展业务新形态，实现资源优化配置及共享多赢。
目前，深圳市已实现5G全覆盖，基站数量达4.5万个，建设密度全国第一。面对5G用电需求量加大的问题，深圳供电局专门成立5G供电服务工作组，通过开展现场调研、建立绿色通道优化流程、开展5G基站转供电改直供电等举措，全力做好5G基站的用电保障，为5G运营商节约年用电成本约1亿元。
深圳供电局谢宏副总经理表示，过去，电力走进了千家万户、千行百业，推动了社会经济高速发展。未来，5G也将走进千行百业，赋能全社会数字化转型，推动数字经济高速发展。今天，当电网遇上5G，两者相互融合与赋能，必将迸发出绚丽的智慧火花，为全社会创造更大的价值。
责任编辑：郭旭晖 龚丽华
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