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南方电网:基于5G确定性网络落实5G智能电网应用示范

能源是人类生存发展的重要物质基础,也是世界经济发展的重要动力。发展安全、可靠、绿色、高效的智能电网已成为世界各国的广泛共识,发展智能电网将成为推动能源革命、实现可持续发展的重要途径。

面对差异化业务诉求,当前电力通信网在海量终端通信低成本覆盖、信息传输安全性、高质量可靠传输、差异化业务适配和通信资源管控等方面面临着新的挑战,这已成为制约智能电网发展的关键瓶颈。

5G推动智能电网发展和数字化转型

随着全球新一轮科技革命和产业变革的兴起,先进信息技术、互联网理念与能源产业深度融合,也推动着能源新技术、新模式和新业态的兴起。5G作为全球新一轮科技革命的核心技术之一,是实现国家数字化、万物互联、人机交互的新一代战略性信息基础设施。2020年年初,5G与新能源汽车充电桩、特高压等七大领域共同被纳入国家“新基建”发展战略。

智能电网的发展和数字化转型迫切需要构建经济灵活、双向实时、安全可靠、智能高效的“泛在化、全覆盖”终端通信接入网。5G通信技术的增强移动带宽(eMBB)、超高可靠低时延通信(uRLLC)、大规模机器类通信(mMTC)三大特征及其网络切片技术有望解决末端海量物联数据接入的“卡脖子”问题。5G网络作为电力通信专网的补充,将率先在电力行业进入应用深水区。

基于5G确定性网络落实5G智能电网应用示范

为落实国家战略,支撑智能电网发展和数字化转型,中国南方电网公司成立了以集团副总为组长的“5G+智能电网应用研究”工作协调小组,统筹指导和协调部署公司5G通信技术应用研究各项工作。

工作协调小组制订了《南方电网公司5G+智能电网应用研究工作方案》,该方案梳理了涵盖“发输变配用”电网全环节的53类典型业务场景,明确了将重点打造广州南沙5G+智能电网示范区,形成可复制可借鉴的5G应用精品案例。

智能电网的场景多样化,各场景对通信网络的带宽、时延、安全可靠性、接口等能力的需求不尽相同。比如差异化的QoS/SLA、确定性能力、安全、隔离、可靠性、独立运营运维能力,这需要5G具备差异化和确定性的网络能力,即5G确定性网络,以满足电网业务在安全、可靠、灵活性上的要求,更好地适配智能电网发展的要求。

自2018年以来,依托5G规模组网建设与应用示范工程(国家发改委一期项目),南方电网联合中国移动、华为等公司,基于5G确定性网络,从顶层设计、国际标准、关键技术、现网试点到业务运营,开展了一系列卓有成效的5G创新应用合作,创造了五项行业第一,全面实现技术和业务的双领先。

3GPP国际标准提案数行业第一。自2018年2月成为国内能源领域唯一3GPP/CCSA全权会员以来,南方电网已累计向3GPP提交30余篇电力需求/技术实现提案,其中16篇已被分别纳入9项标准,内容涉及5G网络授时、5G承载配网差动保护、网络能力开放、网络切片管理等方面。

发布业界首个《5G助力智能电网应用白皮书》。在2018年上海世界移动大会期间,南方电网与中国移动、华为联合对外正式发布《5G助力智能电网应用白皮书》。《5G助力智能电网应用白皮书》首次发布5G端到端网络切片总体架构,提出适合电力行业的基于端、管、云、安全四大领域的智能电网端到端网络切片解决方案。

完成国内外首例5G承载电网控制业务现场测试验证。2019年1月,南方电网在深圳完成了国内外首例基于5G网络的配网分布式差动保护业务外场测试,首次验证了5G网络的低时延(<15毫秒)及高精度网络授时能力(<10微秒),满足电网控制类业务需求。2019年5月,南方电网在深圳完成了国内外首例基于5G的配电网同步相量测量外场综合测试,解决了装置间绝对时间难以同步和通信时延这两个技术痛点。2020年1月,南方电网选取深圳局2条站内10KV馈线和4个站外环网柜,完成了国内外首条基于5G SA网络的配网分布式差动保护跨基站承载现场测试,同时,还利用网络切片保证了不同分区业务的安全隔离。测试指标满足5G承载电网控制类业务毫秒级低时延和微秒级高精度网络授时的严苛要求。

实现国内外首例5G SA网络切片功能验证及运营管理全流程拉通。2019年6月,南方电网通过部署电力专用核心网设备,改造基于FlexE的SPN承载网,采用5QI等级的业务优先调度机制,在深圳测试验证了国内外首例基于5G SA架构的无线、传输、核心网端到端网络切片的基本功能,实现了不同分区电力切片间业务互不影响,业务QoS可保障。2019年9月,南方电网在深圳实现了国内外首例5G SA网络切片从切片定购、切片配置、切片部署到切片监控的全流程拉通,切片运行状态及业务性能全程可监测。该测试初步验证了切片全生命周期管理流程和手段。

国家发改委(一期)5G智能电网示范项目顺利验收。2020年1月,南方电网、中国移动与华为联合开展的国家发改委《5G规模组网建设及应用示范工程》5G智能电网项目顺利验收。在配网差动保护方面,三方联手打造了国内外首条具备空口高精度授时功能的5G SA网络配网分布式差动保护线路,验证了5G满足电网控制类业务严苛要求的可行性;在低压集抄方面,南方电网与合作伙伴成功研发出适配I型集中器和三相智能电表的5G通信模块,实现对电压、电流、有功、无功等用电信息的分钟级采集,提高了抄表频次和采集深度;在应急通信方面,南方电网通过电力应急通信车搭载5G基站及无人机搭载小型基站/通信终端升空的方式,实现5G现场自组网、空地立体覆盖、多路高清视频实时大带宽回传,有效地支撑了现场各项应急综合指挥调度决策。

二届全国“绽放杯”5G应用征集大赛一等奖,成功入选GSMA全球首个网络切片样板案例,并作为唯一的能源领域案例入选GSMA《中国5G垂直行业应用案例2020》,这一切成绩都是对南方电网的极大认可。

持续推动5G智能电网技术研究和产业发展

5G智能电网贯穿电网“发 输变配用”全流程,不仅需要考虑技术问题,还涉及建立标准体系、明确网络安全要求、确立管理模式及商业模式等管理问题,是一个复杂的系统性工程。因此,在技术标准及产业支撑、技术与业务适配性、终端异构及运营商体制差异方面都还有许多需要解决的问题。

为进一步推动智能电网领域与5G相关的技术研究、产品研制、测试验证、标准制定等工作,南方电网通过与中国移动、中国电信签订战略合作框架协议,与华为、中国移动研究院签署合作备忘录,加入中国移动“5G联合创新中心”、工信部中国信息通信研究院“5G应用产业联盟”、中国移动“5G能源互联网联盟”、广东移动“5G产业联盟”、5G确定性网络产业联盟等多种形式,成功与电信运营商、国家相关部委、知名通信设备厂商之间建立起密切的合作伙伴关系。未来。南方电网将不遗余力地与合作伙伴一道,孵化5G创新应用及产品,共同引领产业发展。
来源:通信世界全媒体

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