5G+电网,一场变革正在路上

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冰箱不运转,电视不工作,手机没旌旗,工场停工,银行关门,地铁停运,城市交通瘫痪...一切都戛然而止,整个世界仿佛末日光降! [原文来自:www.ii77.com]


[原创文章:www.ii77.com]

有人被困在电梯里,重症监护室里的病人只能靠手动呼吸器维持生命,交通事变频发...人们已经被逼到了溃逃的边缘!


这不是科幻片。


2019年3月,专家称因为电力根蒂举措老化和维护不足,委内瑞拉遭遇了一连数次全国局限的大面积停电事变。在这个月里,这个南美国度至少有10天没有电力供给,导致整个社会陷入一片杂沓。



然而,委内瑞拉并非个例,如许的大停电事变在全球屡次发生。


2019年6月16日,因为输电线路跳闸,阿根廷、乌拉圭和巴拉圭遭遇了被阿根廷总统形容为“史无前例”的大停电事变,导致约4800万人没有电力供给。


2019年8月4日,因为输电线路故障,印尼发生了20多年来最大规模的停电事变,停电时间长达9个小时。

...


今天,我们生活在一个灯火永不熄灭的世界,电力已成为人类生发生活弗成或缺的部门。哪怕是一次短暂的停电,也会给人们带来惊恐。而若是是大停电事变,会给社会和经济带来伟大的损失。


跟着人类社会对电力的消费和需求络续增进,急迫需要高效、不乱、平安的电力供给,打造顽强的智能电网已是世界列国配合的方针。现代通信手艺作为辅助手艺,可赋能电网收集化、数字化,提拔电网自展望、自响应和自愈能力,削减甚至避免停电事变。当前,全球电力收集正加快向智能电网升级,信息通信也敏捷向5G时代迈进,两大高速演进中的超等根蒂举措之间,正在发生一些巧妙的化学回响。当瓦特赶上比特,5G将若何赋能智能电网?


带着疑问,本文将带你走进全国规模最大的5G智能电网实验网,采访相关专家,一探事实。




智能电网为什么需要5G?


先来看看电网长啥样?



我们经常看到的电线杆、高压电力塔、配电柜... 都是电网的构成部门。


具体的说,基于电能潮水的走向,电网买卖分为发电、输电、变电、配电、用电5个首要环节,电能从发电厂出来,经由变电升压,进入高压输电线路,再经由变电降压,配电给各个用户。



在整个发、输、变、配、用环节中,除了我们经常看到的电力塔、配电柜、输电线等,还有断路器、隔脱离关、接触器等我们平时看不到的设备,这些设备都直接用于生产、输送和分派电能,称为“一次设备”。


此外,电网中还有一些珍爱装配、掌握开关、继电器等设备,它们对一次设备进行监控、测量、调节和珍爱等,称为“二次设备”。5G赋能电网后,5G收集就属于“二次设备”领域。


那智能电网是若何界说的呢?


它是竖立在集成的、高速双向通信收集的根蒂上,经由进步的传感和测量手艺、进步的设备手艺、进步的掌握方式以及进步的决议支撑系统手艺的应用,实现电网的靠得住、平安、经济、高效、情况友好和使用平安的方针。


这界说是不是有点难懂得?简洁的说,就是在电网上“叠加”通信收集,让从发电厂到用户端整个输配电过程中的所有节点之间可双向通信和电流举止,从而实现看管和掌握每个节点。


竖立在通信收集的根蒂上,那光纤有线收集行不成?


“对应发电、输电、变电的电力通信网称为主干通信网,在中国已实现光纤专网的周全笼盖;对应配电及用电的电力通信网称为终端接入网,具有点多面广、全程全域全笼盖的特征。而传统光纤专网的扶植成本高、买卖开通时间长,在桥梁、高架等特别地形场景下有较大局限性,无法知足广域的泛在接入需求,这就决意了今朝仍存在相当大的笼盖盲区;同时变电站机械人巡检、输配电线路无人机巡检等移动性场景也对无线通信提出了刚需,是以智能配、用电网亟需泛在、天真、经济、靠得住的无线通信手艺。”国度电网电力规划领武士徐群在接管采访中注释道。


布置泛在、天真、广笼盖的配、用电的电力通信网需要移动通信收集,那4G收集行不成呢?


要回覆这个问题,先来看看智能电网的一些典型应用场景?看看这些应用场景对移动通信收集有哪些需求?


1)超低时延超高靠得住(uRLLC)


典型应用场景包罗智能分布式配电主动化、精准负荷掌握等。


以配电主动化为例,你或者不知道,电网最怕的是雪崩效应,单条输电线路发生故障,若是不实时将故障线路隔离和处理,就或者激发连锁回响,让一大片区域陷入阴郁。为此,智能电网需要能实时发现故障,并实时将故障电路隔离,以避免发生大面积停电事变。


在传统的集中式配电主动化体式下,所有的配电终端都需要将数据上报给集中布置的主站/子站系统,由主站/子站负责基于采集到的数据来进行配电线路的故障定位、隔离和恢复把持。这种体式雷同于IT的云较量布置模式,对于通信的时延要求为百毫秒级,或者导致停电时间为分钟级或许小时级。


而智能分布式配电主动化经由配电终端之间点到(多)点通信,可自立完成故障的当场定位、隔离和恢复,实现配电网故障快速自愈,从而让停电时间更短、停片子响区域更小,幻想情形下甚至能够做到一直电。


智能分布式配电主动化经由去中心化实现信息的快速互动,与集中式配电主动化比拟,就像分布式的边缘较量与集中式的云较量之间的不同,可大幅降低时延,提拔效率,大幅提拔配电靠得住性和不乱性,但它对收集能力要求非常高,要求通信时延达到毫秒级(配网差动珍爱要求小于15ms,智能分布式FA要求小于20ms),靠得住性达4个9。此外,分布式配电主动化属于电力生产掌握大区买卖,遵循电力信息系统“买卖分区、收集专用、横向隔离、纵向认证”的十六字指导方针,还需要确保电力生产掌握大区买卖与电力治理信息大区买卖、以及另外行业买卖间实现严厉物理隔离,以保障平安隔离性。


2)大带宽(eMBB)


典型应用场景包罗变电站视频监控、机械人巡检、输电线路无人机巡检等,这些应用需将多路4K超高清视频实时回传,要求收集具备大带宽能力,稀奇是供应上行大带宽买卖保障。


3)大规模保持(mMTC)


典型应用场景包罗低压集抄、现场情况监测等,需支撑百万级甚至过亿的海量终端保持,要求收集具备大规模保持能力。


显然,智能电网买卖存在多样化、差别化特点,各类买卖对收集带宽、时延、保持密度、平安性、靠得住性、隔离性都有分歧需求。


而4G首要面向移动宽带买卖(MBB),是一张“一刀切”和“全力而为”的收集,所有的买卖几乎都被无不同的看待,就像一条交通大道,中央没有实线隔离,所有车辆可互相抢道,会造成交通拥堵,这无法知足智能电网的买卖需求。


5G收集就纷歧样了,它可凭据分歧买卖对收集带宽、时延、平安性、靠得住性、地舆笼盖局限等SLA需求,经由收集切片手艺从一张根蒂收集上“切”出多个互相隔离的、平安的、SLA可保障的虚拟专网,为分歧的买卖供应差别化办事。这就比如凭据分歧的车辆、运营体式将交通大道进行实线隔离,好比设置BRT快速公交通道,非灵活车专用通道等。

 

  

5G收集切片手艺不光能够知足电网分歧应用场景对于大带宽、低时延、大保持、平安性、靠得住性、隔离性、SLA保障的分歧需求,还能经由收集切片治理平台和收集能力开放让电网行业客户可自运维、自治理本身的切片收集。


  

华为云焦点网财富成长高级总监杨晓华透露,整个智能电网对5G收集的要害需求可总结为买卖可用、平安可托、可管可控的三层需求马斯洛模型。


  

第一层是差别化+确定性的SLA/QoS买卖保障需求。


因为电力行业在发、输、变、配、用各个环节的分歧应用场景对于收集的带宽、时延、发抖、授时等有分歧的需求,这需要我们基于统一个收集根蒂举措,知足分歧买卖场景的差别化+确定性收集需求。


第二层是买卖平安隔离需求。


平安是电网公司压服一切的基本性需求,是以应按照“平安分区、收集专用、横向隔离、纵向认证”的平安防护总体原则,经由收集切片来供应端到端的天真的软硬隔离的解决方案,以及支撑平安加密芯片、IPSec、空口完保、二次认证等差别化的平安防护能力等,来供应平安可托的5G电力行业的虚拟专网。


第三层是自力自运维自治理需求。


电网企业向运营商购置了5G收集切片办事后,可对本身的切片收集做到可视、可管、可控,甚至必然水平的自运营,做到简简洁单地购置、明领略白地消费。


恰是在如许的需求配景下,中国电信青岛分公司结合国网青岛供电公司、华为及财富链上粗俗合作伙伴在青岛成功建成了中国规模最大、场景雄厚、生态周全的5G智能电网实验网,并慢慢成为了业界最佳实践。


如今就让我们走进这个实验网,看看5G智能电网究竟有哪些应用场景?采用了哪些手艺方案?



走进全国规模最大的5G智能电网实验网


自2019年10月以来,青岛5G智能电网项目先后在青岛古镇口、金家岭、奥帆中心以及青岛供电公司调剂大楼四大示范区扶植5G站点29个,布置电力专用MEC 2套,建成了今朝国内甚至是国际上规模最大的5G智能电网实验网。


本次项目聚焦智能分布式配电(包罗5G纵差珍爱、5G智能分布式FA)、电力切片&平安隔离、变电站功课监护及配网态势感知、5G基站智能削峰填谷四大专题,无论是买卖场景的雄厚性,照样手艺验证的深度和广度,都走在了行业前列。


5G智能分布式配电


5G纵差珍爱和智能分布式FA(馈线主动化)属于智能分布式配电主动化的买卖场景。如前所述,智能分布式配电主动化是顽强智能电网的要害应用,对收集的时延、靠得住性、隔离性保障要求极高,非常考验5G收集切片能力。为此,中国电信青岛分公司、国网青岛供电公司和华为就5G纵差珍爱和5G智能分布式FA开展了全国首次外场验证测试,并成功验证了5G可知足买卖需求。


2020年1月12日,在青岛古镇口区域,“基于5G收集切片的5G配网纵差珍爱外场试点”上线。基于5G SA电力切片虚拟专网的实测究竟显露,环网柜智能终端STU和STU之间单向通信的平均时延为9.8ms,可知足差动珍爱15ms的通信要求,故障隔离差动珍爱剖断悉数准确,立异性解决了配网线路差动珍爱的通信难题。

  

 

2020年1月15日,在青岛崂山区金狮广场,“基于5G切片的智能分布式FA试点贸易应用”上线。和纵差珍爱雷同,同属智能分布式配电主动化手艺的智能分布式FA同样对于超低时延超高靠得住存在刚需。基于5G SA电力切片虚拟专网解决方案,环网柜智能终端STU间的单向平均通信时延低至6.5ms,完全知足智能分布式FA系统20ms的通信要求,从而使能100ms的故障隔离。  



电力切片&平安隔离


因为电力行业对平安隔离性要求非常严厉,本次项目一起头就把5G的平安隔离性放在了首位。


依据电力监控系统平安防护总体方案要求,连系5G承载电网买卖模型,本次项目从终端(含电力终端和通信终端)、基站、传输网、焦点网、边缘较量到切片治理,端到端验证了5G切片体验及平安隔离能力。


中国电信青岛分公司5G应用总监陈增辉介绍,本次中国电信青岛分公司为国网青岛供电公司供应了业内首发的端到端多维、智能、动态切片方案。在无线5G SA基站侧,采用5QI(QoS优先级)体式在大区内部实现了基于买卖优先级调剂的逻辑软隔离;在传输侧,采用FlexE手艺实现了物理硬隔离,采用VPN或许信道子接口体式实现了逻辑软隔离。在焦点网侧,针对生产掌握大区、治理信息大区和变电站区,离别布置独享的MEC设备,打造了2张5G广域切片专网和1张5G局域切片专网,同时新建三层架构的收集切片治理平台,经由北向API接口与电力综合买卖治理平台对接集成,实现电力切片的可视、可管、可控。


变电站功课监护及配网态势感知


针对变电站内部的治理信息大区买卖(如视频监控、机械人巡检等),为了将变电站园区采集的现场信息快速回传和AI处理,并保障数据不出园区,本次项目还经由焦点网用户面和MEC下沉布置到变电站园区内部,并在5G NR侧采用专用基站与公网买卖之间物理硬隔离的体式,扶植了一张5G电力局域专网切片,以知足变电站的高平安隔离需求。


  

5G配电态势感知行使5G收集实时采集配电网电压、电流向量类数据,将数据距离周期性上传主站,由主站进行状况估算和态势感知,以提前展望负荷和接纳办法,避免负荷过重造成设备故障和跳闸停电风险。早在2019年10月,国网青岛供电公司结合中国电信青岛分公司和华为就立异性上线了“基于5G切片的变电站配电感知系统”,为2019年跨国公司青岛峰会供应5G+保电办事。


  

雄厚的应用场景和进步的手艺方案验证让本次项目获得了业界普遍承认。该项目于2019年11月获得了山东省移动互联网5G应用立异花样大赛一等奖,于2020年3月作为独一工业能源范畴案例入选GSMA 5G自力组网驱动应用案例集,于2020年4月在Layer123举办的第三届收集主动化峰会上荣获“5G主动化最佳立异贸易项目奖”,国际影响力凸显。



首个5G智能电网贸易合同签署,规模应用决心倍增


最值得欣喜的是,青岛5G智能电网项目的成功进展让行业对5G智能电网的将来布满了决心。


2020年新年伊始,中国电信青岛分公司与国网青岛供电公司正式签署了5G电力切片贸易合同,这是全球5G智能电网范畴的首个贸易合同


首个5G智能电网贸易合同降生将助力中国电信和国度电网建成中国最大的基于5G SA的电力切片贸易收集,也将对鞭策5G智能电网规模商用起到极大的示范效应。


专家们透露,接下来将在阶段性功效的根蒂上,从手艺、贸易、生态、尺度、政策等全方位持续鞭策财富成长,推进5G智能电网规模商用。


1、在手艺与贸易应用方面,一是要提拔收集切片治理及能力开放平台撑持赋能,实现动态电力切片端到端定制、主动化布置,知足5G电力买卖平常运维管控需求;二是要进一步开展端到端5G切片的平安隔离验证;三是扩大应用试点规模和买卖场景,打造一批可复制、可推广的买卖应用场景。


2、在生态方面,考虑今朝5G电力终端遍及存在体积较大、成本较高档不足,下一步需鞭策财富链上粗俗企业加速合作,加速配电主动化终端、智能电表、无人机、巡检机械人、高清摄像优等5G电力终端的研发和量产。


3、在国际尺度输出方面,近期由中国电信牵头,结合国度电网和欧洲运营商沃达丰,西班牙电信,法国电信,以及华为等28家公司在3GPP成功鞭策了R18 5G智能电网立项成功。立项成功离不开青岛5G智能电网项今朝期的阶段性功效作为要害输入手艺。后续三方公司还将持续依托本项目,在基于3GPP R18的尺度框架下,进一步将项目的更多功效转换为国际尺度输入,在尺度化上提拔国际影响力。


4、在财富政策方面,将结合中国电科院、华为、电信研究院等配合开展5G电力切片平安专题测试,鞭策相关5G电力平安尺度制订,慢慢鞭策行业政策与时俱进的刷新。



跟着5G规模布置,财富链越来越成熟,5G智能电网正一天天走进实际,相信在不久的未来5G将周全助力电力行业数字化、智能化转型。而5G与电力行业的融合经验也将被复制到更多垂直行业,最终真正实现5G赋能千行百业,5G改变社会的大使命。


电力与通信已是人类生发生活弗成或缺的根蒂举措。回首曩昔,电的发现和行使掀起了第二次工业革命,信息手艺成长鞭策了第三次工业革命,现在进入5G新基建时代,5G与电网这两大超等根蒂举措的融合和互相赋能,让沟通和光亮无处不在,必将掀起一场新的时代厘革。


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