数字引擎 赋“智”电网

[2020年7月8日]自2013年始，大数据、云计算、物联网、移动互联、人工智能等新ICT技术快速发展,给电网领域的发展带来了新机遇。今天，将数据作为发展引擎，各大电力公司在电网各个领域的智能化应用已取得了一定成果。由此，妙用数字化能力以平抑风险、把握机会，成为了行业共识。

新ICT推进高质量发展

当数字化从趋势成为常态时，人们对技术应用的期望也越来越高。

“电力从业人员都在思考如何利用新技术适应新趋势、迎接新挑战。毫无疑问，ICT和数字化转型在其中扮演重要的角色。” 华为企业业务能源marketing与解决方案部部长陈文丰指出。

越来越多的电力公司将数字化转型战略放在首位。通过转型，企业可为海量的内部运营系统构建统一的数字平台，利用现有数据和资源，发展更多业务。例如，中国国家电网公司携手华为部署了数字平台、物联网平台和云。疫情期间，国网通过大数据提供每日业务恢复指数，帮助政府了解各城市行业的实时就业情况。作为国网的省级公司之一，国网河南省电力公司在平台部署前，需要4小时才能完成数据采集和入库，而如今完成整个流程只需要30分钟。这使其为内外部用户提供的服务实现了高效提升。

为了保障输电质量，电力公司在输电线路运维方面投入巨大。但是人工巡检效率不高而且存在安全风险。基于与中国南方电网有限责任公司（以下简称“南方电网”）的联合创新实验室，华为在摄像机和无人机中内嵌AI模块。运维团队可以通过无人机的摄像头远程监控输电线路，摄像头只需回传故障相关的图片或视频，基于各种AI能力运维人员就可以检测出故障隐患。这大大节省了带宽，提高了运维效率。深圳供电局巡检时间从20天缩短到2小时，图像抓拍时间从小时级降低到分钟级，而图像分析准确率超过90%。

可再生能源发电量难以预测，并网发电也存在很多难题。有了云和大数据技术，不仅可以提升电网的运维效率和客户体验，还可助力可再生能源发电。国网青海省电力公司为了能让更多清洁能源并入电网，携手华为建设了具备AI和大数据能力的新能源数据中心，同时在光伏电站部署了储能系统。基于天气预报，他们可更准确地预测可再生能源发电量。这种多能互补的策略使得接入电网的总电力输出更加稳定。2019年青海省已实现连续15天全部依靠可再生能源供电。

随着分布式清洁能源的迅速发展，电网结构也有所变化。传统架构中，能量流是从发电厂到输电、变电和配电，最后到达消费端。但是未来会出现产消合一模式。例如电动汽车大多数时候都在消耗能源，需要充电。但当电价过高时，它也能储存能源，并将电力回传至电网。这时，能量流、信息流、业务流的协同将变得更为重要。

中国国家战略规划显示，到2030年电动汽车将从2020年的618万辆猛增为超过5000万辆。车桩比将从3:1提升到1:1，充电桩总数将从122万个增加到300万个，公共充电站也将达到4.8万座。

届时，人们会通过云化实现百万电动汽车和充电桩的统一部署与远程管理。AI数据分析会大大提升充电效率与电池寿命管理。而5G高速网络的广覆盖则将进一步激发汽车行业的变革。

5G切片方案实现智能电网端到端通信

负荷和电量是反映用电形势最核心的两大指标。6月22日11时13分，南方电网统调负荷达1.878亿千瓦，比去年最高负荷增长110万千瓦，创下历史新高。

供电面积超100万平方公里，供电人口达2.54亿的南方电网要想让配网实现可观可测可控、设备动态监控感知，运行、巡检、管控全透明，就要知道停电在哪里、负荷在哪里、低电压在哪里、风险在哪里？

为了解决这些问题，借助5G发展之机，南方电网2018年已经投身到电网关键业务场景5G应用的研究。

2018年2月他们加入3GPP组织，并联合华为、中国移动一起研究电网控制业务如何使用5G技术。至今，南方电网已先后参与了智能电网5G国际标准制定，发布了5G智能电网白皮书，完成了5G承载电网控制类业务测试、5G网络切片功能验证、5G切片管理平台预研等工作。

据中国南方电网电力调度控制中心副主任杨俊权介绍，在智能分布式配网自动化的研究中，他们分析当前的业务现状为DTU (Distribution Terminal Unit配电终端)将遥信、遥测和遥控信息上传至配电主站，进行集中控制，从而实现故障快速定位和查找、故障快速隔离、快速转供电等。而未来的发展趋势将是基于保护测控的一体化终端，采用断路器与负荷开关配合、就地保护与集中控制相结合的智能分布式馈线自动化模式。

为此，他们将通信需求目标设定为传输带宽不小于2.5Mbps（兆比特每秒），可靠性99.999%。高精度时间同步需求是对同一时刻的电压、电流相位、幅值进行采样，无线空口授时精度误差小于10微秒。通信终端间传输时延小于10毫秒，DTU间传输时延小于15毫秒。

目前的外场实测结论，端到端时延为平均时延8.3毫秒，最小时延6.8毫秒，最大时延12.75毫秒，已经完全满足了小于15毫秒的要求。业务终端速率为2.724Mbps。5G空口授时精度在200纳秒以内，满足小于10微秒授时精度要求。

以前在变电站，他们通过可见光、红外摄像头采集设备图像和实时温度数据，通过图像精确匹配和模式识别，实现对设备状态和热缺陷识别。而现在，他们将发展趋势设定为变电站AI摄像智能巡视，通过机器人、无人机结合边缘计算能力和图像识别技术对站内仪表读数、开关状态、面板压板投退及外观等状态的识别，实现变电站无人化巡视。当下，搭载了5G CPE的南方电网巡检机器人已经可以取代人工现场巡视检查，经视频AI算法处理，自动判断，配合智能数据分析。

2020年，南方电网还完成了业内首例5G SA端到端切片功能测试。实现了两个硬切片分别承载电力与公网业务时，切片间业务互不影响，业务QoS(Quality of Service服务质量，指解决网络延迟和阻塞等问题提高网络质量。)可保障；单个硬切片分别承载两类电力业务时，业务映射到入不同VPN软管道，可实现差异化QoS保障。业务可运营可监测验证：验证了核心网、传输网切片的基本管理功能。

未来电网会拥有超过千万级的终端卡的使用。而现在供电公司与运营商的合作模式为一卡一申请，而且从申请到开通要一周甚至更长时间。为此，南方电网与华为、中国移动共同在深圳做了切片端到端流程拉通的测试，拉通了业内首个5G SA切片端到端流程，支撑从售前、售中到售后的业务运营，成功使网络切片从技术实现走向业务实现。据介绍，现在从自助选购、一键下单到业务开通，几分钟就可以完成，极大的提高了效率。

据悉，通过扎实的前期收资工作以及与各业务部门的咨询交流，南方电网已经梳理出了涵盖发、输、配、变、用、综合各环节的53种典型业务场景。相信通过南方电网技术团队的深入研究，我们还能看到更多5G应用成果。

借力点燃智能进化的速度与激情

智能电网时代，无论是新能源并网、大电网柔性互联、多元用户供需互动用电，还是信息技术与电力系统紧密耦合和交互，无不显示出信息通信技术与电网系统的深度融合。

业界人士指出，PLC（电力线载波）、5G等技术将成为打通物联网最后100米的利器推进全面感知；有线与无线的混合通信会助力系统全面联接；云+AI则将进一步深度挖掘数据价值，支撑双向能源灵活流动，奠基全面智能。

自2018年以来，中国各大电力企业、运营商及华为积极联合，在产、学、研、用各环节通力合作，已经在5G+智能电网领域取得了一系列丰硕成果，持续推进着两大超级基础设施之间的“融会贯通”。

接下来的岁月，则需要电力行业大生态中的各方参与者直面变局，重新审视战略机遇、擘画竞合策略，推动产品与服务创新。新ICT技术已晋升为垂直行业数字化转型和消费者每日数字生活不可或缺的重要组成。