浅谈泛在电力物联网及5G技术在电网中的应用

时间：2021-09-06

近年来，国家电网有限公司提出并大力发展泛在电力物联网领域，同时，紧密结合“三型两网”新战略，集合全体员工的智慧，共同推进泛在电力物联网建设。泛在电力物联网建设需在技术层面进行突破。**互联网正在进行技术变革，要从网络架构核心技术方面采取措施，通过传感的设备、测量的设备、各种感知的模组模块来广泛地进行融合，让传统的物联网拥有一个非常有效、平稳、智能的神经指挥大脑。事实上，在泛在电力物联网建设中这些已经在逐步得以实现。发现在输配电线路的施工现场，传感节点出现了续航时间短、感知精度低、抗干扰能力弱的问题，需要电力传感芯片对状态的及时、准确感知提供支撑。于是，通过采集电力应用现场环境数据，进行了芯片性能与环境的相关性分析，通过开发辅助设计软件，指导芯片工艺参数与设计改进。

很多成果是泛在电力物联网建设中涌现出来的，具有很强的实用性，得到了社会的高度关注[2]。国网某省电力有限公司和中国铁塔股份有限公司的小伙伴运用物联网思维探索出了一条“铁塔共享”之路。5G 已来，但目前低频带宽资源有限，难以满足新兴业务大容量的需求，未来 85%的新建基站将借助社会塔解决，电力塔共享是解决站址问题的选择。通过共享，铁塔可以成为集电力专网、运营商公网为一体的通信结点，集输配供储为一体的能源节点，集电力设施、通信设备、环境监测、安防监控为一体的空间信息共享节点，是“三型两网”建设的具体实践。未来共享铁塔在资源节约方面的光明前景。

2 5G技术及应用

*五代移动通信技术是新一代蜂窝移动通信技术，根据**移动供应商协会（GSA）于 8 月发布的报告，在**各国的 5G 竞争当中，已经初步形成了梯队为中、韩、美、日，梯队为英、德、法的竞争格局。中国的 5G 研发和建设可以说走在世界**，甚至是**前的。

随着 5G 与电网业务的深度融合，将通过在高压线路保护、城市电网状态监测、客户用电信息采集等专业领域试点应用，挖掘 5G 技术优势，实现电力系统各环节的人机交互、万物互联，助力智慧城市产业建设。一直以来，供电公司推动泛在电力物联网建设，主动拓展 5G 新技术业务应用。在 220 千伏镆铘站进行试点，建成某省5G 技术电力综合应用示范区，综合示范区贯通了端到端全程 5G SA 网络通信通道，搭建 5G 技术应用、业务创新合作平台，平台集 4K 高清、VR、机器人巡检、无人机巡视多功能于一体，构筑了 5G+ 天、地、人立体化监测体系，实现了对工程建设进度质量、设备状态、人员行为的全时段监视、感知、立体化防护。

3 5G和泛在电力物联网

据报道，今年初，一台红白相间的六旋翼巡检无人机盘旋在国网公司某 110kV 海洋变电站内，同时，另外一台机身为深蓝色、机头为白色的新型巡检机器人正在巡视变电站内的各种电力设备。这其实是国网电力研发出的基于 5G 技术的新型线路巡检无人机和基于 VR 技术的新型变电站巡检机器人。相比 4G 技术，5G 技术具有高速率、大带宽、低时延的优点。传统的线路巡检无人机只能传输 1080P 的视频，这样会导致输电设备的微小缺陷无法被识别。而该款搭载有 5G 终端的无人机能够拍摄 4K 高清视频并通过 5G 网络回传给线路运维人员。运维人员*攀登铁塔即可清晰看到输电线路及附属设备的每一个细节，提升了巡检人员的工作效率。这款无人机还能安装激光雷达实时进行三维建模，自动规划航线。无人机工作完成后会自动飞回机巢充电。未来，除了在变电站建设机巢，针对远距离巡检任务，还可以在电力作业车上搭载移动机巢。这样一来，变电站就变成了“机场”，移动作业车就变成了“航空母舰”。

传统的变电站巡检机器人须沿着既定轨道巡视站内设备，而这台基于 5G 技术的 VR 变电站智能巡检机器人则不需要既定轨道，遇到障碍物会自动识别并绕开，开展全自动自主巡视。这得益于这款巡检机器人搭载的 5G 终端、多种物联网传感器和高清 VR 摄像头。5G 网络的**低延时特点确保了机器人高精度巡检，既保证了巡视路线、查看设备位置的自由度，又能防止巡检机器人误入带电区域，保证了巡检作业的可靠性。此外，通过 5G 网络可以将巡检机器人搭载的 8K 高清全景摄像头所拍摄的巡检视频实时地回传到后台指挥，指挥的工作人员利用匹配的 VR 眼镜就能够获取变电站实景的现场式体验；同时，该套系统还能提供针对多个变电站内设备状态的*远程诊断，通过远程*的诊断意见，能够提升了设备缺陷查找效率和准确性，给现场处置提供帮助。国网公司的这两款新式装备在 110 千伏海洋变电站的巡检，也标志着国家电网公司实现基于 5G 技术的陆空一体化电力设施立体巡检。

随着 5G 网络切片技术的投入使用，电网公司还可以依托5G 共享基站智能运维技术，进一步拓展 4K 高清监控音视频信号双向互动、智能全景 AR 巡检机器人远程监控等功能，推进电网运行 5G 智能新时代。利用开放的通信资源能力、丰富的数据资源和大数据应用能力、软硬件集成能力以及云网一体的运营维护能力，为国网威海供电公司提供技术、运营、服务、管理等体系的赋能，提升国网公司的“三型两网、世界水平”的发展现状，构建能源系统智能化运营体系。此外，电网公司也可以和通信企业进行战略合作，共同打造应用 5G 通信和物联网技术的智慧电网示范项目或示范工程，建设 5G 基站基础设施，共同在 5G 通信、人工智能、物联网、大数据等领域开展研究，突破 5G 通信、物联网等方面的新技术的应用与落地。

4安科瑞为国家电网2021泛在电力物联网建设提供解决方案

安科瑞电气深耕用户侧能效管理多年，逐渐完善了从电力物联网云平台到终端传感器的生态体系，在“源（电源）-网（电网）-荷（负荷）-储（储能）”各个环节加大研发投入，已经形成“云（云平台）-管（有线/无线物联）-边（边缘计算）-端（终端设备）”的生态系统，参与泛在电力物联网建设，为国家电网建设“三型两网”提供解决方案，使用户在任何时间、地点、人、物之间实现信息连接和交互，产生共享数据，从而为电网、发电、供应商、用户服务。

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