这是南方电网广东广州供电局基于5G技术“天眼系统”，在防治电力设施外力破坏方面的应用场景探索，也是该局5G智能电网建设成果的一个缩影。据了解，南方电网公司在南沙区明珠湾区域建立的国内最大5G智能电网应用示范区，应用场景达51个，目前已完成上线业务14个，业务场景数量及验证进度领跑行业。
打造具有电力特色的5G技术 为智能电网注入新动能
广州南沙是粤港澳大湾区的地理中心，“在南沙区明珠湾试点5G+智能电网，有利于发挥辐射作用，为电网服务粤港澳大湾区建设提供良好的示范效应。”广州供电局系统运行部(电力调度控制中心)通信科高级经理孙磊说。
该示范区以南沙明珠湾为中心，辐射周边重要变电站及输电线路，形成空间上点、线、面多维一体，业务上源、网、荷、储全场景覆盖，并以此为基础承接国家发改委2020年新基建工程等多个重点任务，是南方电网公司关于5G虚拟专网建设的顶层设计的具体落地和实践。
目前，广州供电局已经在该示范区开展了两栖作业机器人、变电巡检机器人、配电自动化(三遥)、PMU、智能配电房、计量自动化业务14个场景下业务终端与5G通信模块的联调测试。
值得一提的是，5G技术正好满足了智能电网尤其是配电网现阶段进一步发展的需求，为配网“最后一公里”难题提供更好的解决方案。
“我们测试中发现，现有商用5G条件下，PMU(配电网广域同步向量测量)达到对时300纳秒级别。网络延时平均14毫秒，远远低于4G技术下的100毫秒，非常了不起。”南网科研院配电技术研究所配网自动化与物联网研究室研究员徐全介绍道，PMU是安装在配网的高精度微型同步相量测量装置，具备高频率采集、高精度测量的优点，对网络通信延时的要求非常高。
如果5G可以满足配网PMU业务对通道带宽、时延、时间同步等严苛的要求，理论上它就可以满足绝大多数电力业务需求。
更多5G+智能电网应用落地实践 电网发展前景展现更多可能性
一直以来，像广州这种特大型城市电网，线路长、分布范围广，对于电网的巡检与维护工作主要依靠人力，这样的方式不仅效率慢、质量低、覆盖面不足，同时因为环境、天气等因素，还可能给人员安全带来威胁。基于此，在传统方式巡检下的电网经常暴露出各种隐患和问题，造成供电困难。
“以前我们日常巡视需要两个人花费半天时间，涉及数据高达2700多个。巡检机器人代替之后，巡检效率和精准度都大幅提升。”在狮洋变电站，记者看到集可见光、红外光、传感器等基础技术于一身的机器人，正在代替变电运行人员完成现场巡视检查信息采集，并通过图像识别、深度学习等智能技术算法处理，自动给出判断结果。狮洋变电站工作人员告诉记者，5G电力巡检机器人将巡检拍摄的视频实时回传与实时分析，突破人工巡检频次和时间的瓶颈，实现真正无人化、自动化，节省大量巡检人力和运营成本。
此外，广州供电局还引入输电线路两栖带电作业机器人，飞行上线，并在导线上行走巡视，通过5G网络将现场4K实时视频数据传送到远程智能控制主站，结合视频AI分析，实现对输电架空线路智能检测，减轻人工巡检的作业强度，提高输电线路巡检作业质量和管理水平。
电力专用切片研究 5G应用成为电力行业新的突破口
据了解，电力5G专用切片的研究、5G电力切片通信支撑平台研发是51类电力业务接入5G的先决条件，是目前广州供电局在通信技术领域的研究重点。
“目前，我们在探索和应用5G电力专用切片架构等方面开展了大量的研究工作，提出了多种先进通信技术的融合隔离方案。”广州供电局通信中心安全生产部经理王浩介绍，“在当前，为了实现广州电力通信网与电信运营商5G网络相对通，我们试点部署了5G专用UPF设备，这是实现运行商5G网络与电网各类型业务主站间的数据转发功能的关键设备，目前电力专用5G UPF设备的安装调测正在紧锣密鼓的进行中，即将在近期实现与运营商网络的无缝对接。”
南方电网公司总体上采用跟运营商合作的方式部署、租用5G电力虚拟专网，基于5G切片技术实现业务通道端到端的硬隔离，能更好地满足电网业务安全、可靠、灵活、高效的需求。
广州供电局预计在2020年底开展电力公网管理平台与运营商5G切片管理平台的对接，逐步实现对公网运营商5G网络切片资源的可观、可测、可控。
5G+智能配电网微型同步相量测量(PMU)业务、5G+配电自动化、5G+变电站巡检机器人、5G+一键顺控、5G+输电两栖作业机器人......5G正在与电网产生奇妙的化学反应。
据了解，截至2020年10月底，广州供电局已完成14类电力业务的5G连通性测试及业务调试上线，涵盖输电、变电、配电、用电、综合等环节。预计至2021年底，广州南沙5G+智能电网应用示范区将实现电网51类业务集中应用示范，打造电力行业与5G技术结合的精品案例。
广州供电局将5G技术运用于电网各大业务领域：
1、5G+智能配电网微型同步相量测量(PMU)业务
5G高精度授时特性，为电力行业的基本测量量同步相量提供精确时标，为高精度故障精确定位提供可能;在精确故障定位方面，可有效降低客户停电时间，全面提升配电网供电可靠性，预计缩短故障处理时间45分钟。
5G的低延时高可靠特性，为源-网-荷协调控制技术提供基础，一方面可明显改善配电网电压质量，向客户提供优质经济的电能，另一方面为电网与用户供需互动提供了更快速更有效的互动方式。可以达到下网点功率波动率1分钟内≤10%、馈线电压合格率≥99.99%。
2、5G+配电自动化
借助5G通信大带宽、低时延的通信特性，配网自动化线路自愈功能的推进速度大幅增加，据统计，自愈功能投入后较自愈功能投入前，平均隔离故障并恢复非故障区域送电时间由小时级压缩到3分钟以内，下降超过90%，而且较传统故障抢修至少6人才能完成故障隔离和转电的情况，自愈线路完全自主执行、无需人力耗费。
3、5G+变电站巡检机器人
运行人员运用5G通信机器人代替人工巡视，大大提高了巡视效率，减少了每天固定两人次的人力支出，尤其在恶劣天气下的机器人巡视，极大保证了运行人员的人身安全。同时传统机器人终端使用自有AP网络进行系统后台与终端通信，存在网络易被黑客攻击、任务下发缓慢、实时巡视画面清晰度不高等不足。现在采用5G进行通信，在机器人终端安装5G通信模块，可避免网络被攻击的风险，保证高清实时画面回传，覆盖面广，传输速率快。
4、5G+一键顺控
常规模式下，一台220kV主变停电，需安排变电运行人员至少两人次，耗时小时级。现在升级为一键顺序控制模式，通过5G通道回传现场高清视频，辅助变电运行人员远程确认操作控制情况，大大缩短操作时间。一台主变由运行状态转为检修状态的操作可缩短至10分钟。
5、5G+输电两栖作业机器人
目前对输电线路采取的巡视检查方法主要为人工巡视和电力无人机巡视，因架空线路地形复杂，线路长跨越大，日常巡视工作耗费大量时间和人力。5G+两栖带电作业机器人可直接在带电导线进行作业，“可飞行”“可行走”的两栖特点代替人工巡视，并突破传统无人机只能看不能干及续航时间短、受航空管制等短板。两栖带电作业机器人作业续航时间可长达4小时，可实现超远距离超远视线作业，作业时间远超只有半小时续航能力的无人机。5G通信的大带宽、低时延和高可靠性等特性，为两栖作业机器人远程工作提供技术保障。此外5G通信可减少对宝贵光纤资源的占用，利用5G切片，实现监控数据安全快速可靠的回传。
