淺談泛在電力物聯網及5G技術在電網中的應用

　　簡婷 

　　韦德1946网址 上海嘉定201801 

　　摘要：從(cong) 電網的應用入手，介紹泛在電力物聯網、5G應用以及兩(liang) 者的結合在電力係統中的應用情況。基於(yu) 5G時代背景，探究了泛在電力物聯網技術在我國電力係統的應用情況，為(wei) 我國電網的新技術發展提供一定參考。 

　　關(guan) 鍵詞：泛在物聯網；5G；應用 

0引言 

　　隨著我國各方麵的不斷發展，尤其是經濟的發展，對電力的需求也越來越高，電網的建設也不斷增加，供電係統也麵臨(lin) 巨大的挑戰。電力新技術作為(wei) 電力係統的著重發展部分，其有效，平穩的運行顯得尤為(wei) 重要。而泛在電力物聯網和 5G 也是重要的一個(ge) 環節。在實現智慧服務、對接和新業(ye) 務、新業(ye) 態和新模式中麵對不同的問題需要不同的解決(jue) 方案，能保證新業(ye) 務、新業(ye) 態和新模式，擴大能源互聯網生態圈，主動對接地方經濟發展，建設一站式服務平台，打造利益共同體(ti) 。同樣，5G 技術的發展將使配網係統朝著更加可靠，有效的方向前進。本文從(cong) 泛在電力物聯網、5G 和兩(liang) 者結合等方麵介紹了電網新技術的有效便利性。 

1泛在電力物聯網 

　　近年來，國家電網有限公司提出並大力發展泛在電力物聯網領域，同時，緊密結合“三型兩(liang) 網”新戰略，集合全體(ti) 員工的智慧，共同推進泛在電力物聯網建設。泛在電力物聯網建設需在技術層麵進行突破。全球互聯網正在進行技術變革，要從(cong) 網絡架構核心技術方麵采取措施，通過傳(chuan) 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(chuan) 統的物聯網擁有一個(ge) 非常有效、平穩、智能的神經指揮大腦。事實上，在泛在電力物聯網建設中這些已經在逐步得以實現。發現在輸配電線路的施工現場，傳(chuan) 感節點出現了續航時間短、感知精度低、抗幹擾能力弱的問題，需要電力傳(chuan) 感芯片對狀態的及時、準確感知提供支撐。於(yu) 是，通過采集電力應用現場環境數據，進行了芯片性能與(yu) 環境的相關(guan) 性分析，通過開發輔助設計軟件，指導芯片工藝參數與(yu) 設計改進。 

　　很多成果是泛在電力物聯網建設中湧現出來的，具有很強的實用性，得到了社會(hui) 的高度關(guan) 注[2]。國網某省電力有限公司和中國鐵塔股份有限公司的小夥(huo) 伴運用物聯網思維探索出了一條“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(xing) 業(ye) 務大容量的需求，未來 85%的新建基站將借助社會(hui) 塔解決(jue) ，電力塔共享是解決(jue) 站址問題的選擇。通過共享，鐵塔可以成為(wei) 集電力專(zhuan) 網、運營商公網為(wei) 一體(ti) 的通信結點，集輸配供儲(chu) 為(wei) 一體(ti) 的能源節點，集電力設施、通信設備、環境監測、安防監控為(wei) 一體(ti) 的空間信息共享節點，是“三型兩(liang) 網”建設的具體(ti) 實踐。未來共享鐵塔在資源節約方麵的光明前景。 

2 5G技術及應用 

　　五代移動通信技術是新一代蜂窩移動通信技術，根據全球移動供應商協會(hui) (GSA)於(yu) 8 月發布的報告，在全球各國的 5G 競爭(zheng) 當中，已經初步形成了梯隊為(wei) 中、韓、美、日，梯隊為(wei) 英、德、法的競爭(zheng) 格。中國的 5G 研發和建設可以說走在世界前列，甚至是超前的。 

　　隨著 5G 與(yu) 電網業(ye) 務的深度融合，將通過在高壓線路保護、城市電網狀態監測、客戶用電信息采集等專(zhuan) 業(ye) 領域試點應用，挖掘 5G 技術優(you) 勢，實現電力係統各環節的人機交互、萬(wan) 物互聯，助力智慧城市產(chan) 業(ye) 建設。一直以來，供電公司推動泛在電力物聯網建設，主動拓展 5G 新技術業(ye) 務應用。在 220 千伏鏌鋣站進行試點，建成某省5G 技術電力綜合應用示範區，綜合示範區貫通了端到端全程 5G SA 網絡通信通道，搭建 5G 技術應用、業(ye) 務創新合作平台，平台集 4K 高清、VR、機器人巡檢、無人機巡視多功能於(yu) 一體(ti) ，構築了 5G+ 天、地、人立體(ti) 化監測體(ti) 係，實現了對工程建設進度質量、設備狀態、人員行為(wei) 的全時段監視、感知、立體(ti) 化防護。 

3 5G和泛在電力物聯網 

　　據報道，今年初，一台紅白相間的六旋翼巡檢無人機盤旋在國網公司某 110kV 海洋變電站內(nei) ，同時，另外一台機身為(wei) 深藍色、機頭為(wei) 白色的新型巡檢機器人正在巡視變電站內(nei) 的各種電力設備。這其實是國網電力研發出的基於(yu) 5G 技術的新型線路巡檢無人機和基於(yu) VR 技術的新型變電站巡檢機器人。相比 4G 技術，5G 技術具有高速率、大帶寬、低時延的優(you) 點。傳(chuan) 統的線路巡檢無人機隻能傳(chuan) 輸 1080P 的視頻，這樣會(hui) 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 高清視頻並通過 5G 網絡回傳(chuan) 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(ge) 細節，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，自動規劃航線。無人機工作完成後會(hui) 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(ye) 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(ye) 車就變成了“航空母艦”。 

　　傳(chuan) 統的變電站巡檢機器人須沿著既定軌道巡視站內(nei) 設備，而這台基於(yu)  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(hui) 自動識別並繞開，開展全自動巡視。這得益於(yu) 這款巡檢機器人搭載的 5G 終端、多種物聯網傳(chuan) 感器和高清 VR 攝像頭。5G 網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域，保證了巡檢作業(ye) 的可靠性。此外，通過 5G 網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(chuan) 到後台指揮，指揮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場式體(ti) 驗；同時，該套係統還能提供針對多個(ge) 變電站內(nei) 設備狀態的專(zhuan) 家遠程診斷，通過遠程專(zhuan) 家的診斷意見，能夠提升了設備缺陷查找效率和準確性，給現場處置提供幫助。國網公司的這兩(liang) 款新式裝備在 110 千伏海洋變電站的巡檢，也標誌著國家電網公司實現基於(yu) 5G 技術的陸空一體(ti) 化電力設施立體(ti) 巡檢。 

　　隨著 5G 網絡切片技術的投入使用，電網公司還可以依托5G 共享基站智能運維技術，進一步拓展 4K 高清監控音視頻信號雙向互動、智能全景 AR 巡檢機器人遠程監控等功能，推進電網運行 5G 智能新時代。利用開放的通信資源能力、豐(feng) 富的數據資源和大數據應用能力、軟硬件集成能力以及雲(yun) 網一體(ti) 的運營維護能力，為(wei) 國網威海供電公司提供技術、運營、服務、管理等體(ti) 係的賦能，提升國網公司的“三型兩(liang) 網、世界水平”的發展現狀，構建能源係統智能化運營體(ti) 係。此外，電網公司也可以和通信企業(ye) 進行戰略合作，共同打造應用 5G 通信和物聯網技術的智慧電網示範項目或示範工程，建設 5G 基站基礎設施，共同在 5G 通信、人工智能、物聯網、大數據等領域開展研究，突破 5G 通信、物聯網等方麵的新技術的應用與(yu) 落地。 

4安科瑞為(wei) 國家電網2021泛在電力物聯網建設提供解決(jue) 方案 

　　安科瑞電氣深耕用戶側(ce) 能效管理多年，逐漸完善了從(cong) 電力物聯網雲(yun) 平台到終端傳(chuan) 感器的生態體(ti) 係，在“源(電源)-網(電網)-荷(負荷)-儲(chu) (儲(chu) 能)”各個(ge) 環節加大研發投入，已經形成“雲(yun) (雲(yun) 平台)-管(有線/無線物聯)-邊(邊緣計算)-端(終端設備)”的生態係統，參與(yu) 泛在電力物聯網建設，為(wei) 國家電網建設“三型兩(liang) 網”提供解決(jue) 方案，使用戶在任何時間、地點、人、物之間實現信息連接和交互，產(chan) 生共享數據，從(cong) 而為(wei) 電網、發電、供應商、用戶服務。 

　　近兩(liang) 年來，安科瑞已經陸續參與(yu) 江蘇省部分縣市電力公司的用戶端能源管理平台、雲(yun) 南省網綜合能源服務平台、上海嘉定區147所學校電力運維平台等相關(guan) 平台的建設，提供了包括雲(yun) 平台、智能網關(guan) 、終端設備等產(chan) 品，各類用戶端雲(yun) 平台在全國各地運行案例700多套，並且根據用戶需求不斷完善產(chan) 品功能，這些項目就是未來泛在電力物聯網的一部分。 

　　“能源互聯網的春天到了，因其所能，它必將成為(wei) 充滿活力的新型能源業(ye) 態。”盡管針對泛在電力物聯網還有一些不同的聲音，但是泛在電力物聯網已經悄無聲息的鋪開來，融入能源互聯網基礎建設的方方麵麵。 

5結論 

　　5G網絡建設也是麵向未來的“新型基礎設施建設”，將使工業(ye) 生產(chan) 、社會(hui) 管理效率獲得提升，大大節約生產(chan) 成本和交易成本，隨著泛在電力物聯網建設的逐步推進以及 5G 等新技術與(yu) 電力物聯網的深度融合，未來將在多個(ge) 領域實現用能服務體(ti) 驗的提質升級，將電力用戶及其設備，電網企業(ye) 及其設備，發電企業(ye) 及其設備，供應商及其設備，以及人和物連接起來，產(chan) 生共享數據，打造“互聯網”大數據平台，為(wei) 市民提供“互聯網”智慧用能方案，實現能源係統智能化運營與(yu) 管理，多能互補、有效利用，構建以電為(wei) 優(you) 先的清潔低碳能源消費體(ti) 係。
 

參考文獻 

　　[1] 張敏,冉碧珍,楊鳳.泛在電力物聯網及5G技術在電網中的應用淺析 

　　[2] 王洪勉,孫慧,鄭利斌,李新軍(jun) .泛在電力物聯網智聯單元設計與(yu) 實現[J].供用電,2019(6)：25-26. 

　　[3] 劉日亮,劉海濤,夏聖峰,袁棟,文豔,程力涵.物聯網技術在配電台區中的應用與(yu) 思考[J].高電壓技術,2019(6)：98-100. 

　　[4] 安科瑞企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) .2020.06版
 作者簡介 

　　簡婷，韦德1946网址，主要研究方向為(wei) 智能照明的研發與(yu) 應用