通信技术在电网中的应用

通信技术在电网中的应用

张长锋

山东省济宁监狱，山东省济宁市 277600

【摘要】：本文主要围绕第5G通信技术在智能电网中的应用进行初步研究,从配电自动化、视频监控、智能电网巡检机器人等主要方面阐述5G在智能电网应用中的技术合理性、技术优势。

关键词：5G; 配电自动化；视频监控；智能电网; 泛在电力物联网;

从国家电网的角度来看，电网由两张网络构成，一张是我们接触到的，传统意义上的电网，另一张是为了保证电网可靠运行，为其提供数据支持的信息通信网，在智能电网时代，信息通信网的作用将日益显著。

多种能源并网对通讯技术的提出更高要求，配电自动化可以实现能源的合理利用，目前发电已经呈现碎片化，季节性波动，时区波动等诸多特征，对电网压力越来越大，无论是新能源并网，输送电，退网，对现代电网调控能力都提出了毫秒级响应要求。大电网柔性互联对通信技术的需求目前国家电网公司在特高压交直流电网的建设已经接近尾声，大电网的柔性互联未来在相当长的时间内也是常态。特别是柔性直流输电可控性、运行方式灵活、适用场合多等都为配电自动化提供技术支持。

未来用户在电网中将会扮演雨来越多的客户角色，例如家庭用电消费者享受的分时电价以及电动汽车充放电设备消费者享受的电动汽车即时充电等，都离不开电网高带宽，低延时的支持。

如今，变电站的配电自动化系统已经达到了多角度、多层次、全方位的应用效果，无人值守成为衡量电力企业是否为一流企业的指标指数之一。另外，在高压线路中的重要设备同样采用无人值守方式，对其进行深层次的研究和预防也具有重要意义。

视频监控系统在电网中发挥越来越重要的作用，配电房、开闭电站集中监控。在城市中心配电房与开闭电站.运维班组所辖区域化部署5G网络，实现对配电房、开闭电站控制系统、视频和状态监测数据、机器人巡检的实时远程监视和控制，同步实现移动操作和AR巡检，通过5G网络实时回传移动终端现场巡检数据和远程会诊。

线路保护隔离。配电线路中环网柜、柱上开关、隔离开关等设备启用5G网络通道后，线路保护功能将发挥更大作用，通过预设设备的定值，实现自动分段隔离，停电范围将大大减少。配电线路立体巡检。在配电线路实现无人机和可视化监控拍摄装置(杆塔摄像头)，完成移动作业（PAD）的立体巡检，通过5G无线通道实时回传巡检图像，确保输电线路和通道安全。

通信网络技术的日新月异，变电站的无人值守模式逐渐普及。其中最为重要的就是网络监控系统的不断健全，电力企业的监控视频系统得到实际应用。’

在智能电网中，5g视频监控系统以及电网线路的杆塔结构共同促进了供电工作的正常运转，有着预防和警示的作用，通过高清晰录像的回放放大，可以完全阐述事故发生的原委，帮助管理者调查事情真相，并辅助其余的电力系统正常运转。  5G网络是数字经济的重要载体，不但可以为中国“新基建”提供重要网络支撑，还可以快速赋能各行各业。5G作为目前先进通信技术手段，以其大带宽、低时延、高可靠、高连接、泛在网等诸多优势，在工业互联网时代注定将会大放异彩，智能电网也不例外，特别是5G的切片技术的应用，将会为电网提供虚拟网络，避免信息传输过程中出现延迟，卡顿，切实做到实时监控，实时控制。

智能电网建设已上升为国家战略，电力设备状态检测、监测作为近几年发展起来的新兴行业，呈现出巨大的成长潜力和发展空间。我国智能电网建设进入全面快速发展的新阶段。在变电网领域，根据国家电网公司制定的发展规划要求，2016-2020年期间要实现新建变电站智能化率100%，新建智能变电站约8000座，原有枢纽及中心变电站智能化改造率100%。在配电网领域，根据国家能源局2015年发布的计划，2015年至2020年，配电自动化覆盖率在2017年应达到50%，2020年达到90%。

上述智能电网建设规划将极大地推动智能巡检机器人的市场需求，成为巡检机器人行业持续增长的长期推动力。室内机器人需求分析以室外机器人为例，其主要应用于变电站内。变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施。

根据中国电力企业联合会统计和预测，目前国内110kv及以上的变电站数量超过20000个，预计至2020年将超过30000个;另根据国家电网和南方电网的规划，原有枢纽及中心变电站智能化改造率将达100%。若按照每年10%的智能化改造进度预测，未来五年，国内室外机器人年需求量在2000至3000台。

自动化配电站采用智能化巡检设备，以室内机器人为例，其主要应用于配电站(所)内。配电站一般是指10kv及以下安装有配电屏、柜对负荷进行分配、供给的场所，广泛分布在住宅小区、商业中心、办公楼宇中。

根据统计，一般一个地级市配电站数量从500座至5，000座不等，直辖市、省会城市、经济发达城市数量较多，小城市、经济欠发达城市则较少。考虑到不同城市规模、经济发展水平差距，以及“十三五”期间国家大力开展智能配电网建设等因素，按平均每个地级市1000座配电站估计，全国297个地级以上城市(含4个直辖市)大约拥有配电站30万座。

另根据国家能源局公布的《配电网建设改造行动计划(2015-2020年)》，至2020年，国内配电自动化覆盖率将达到90%。若假设20%的自动化配电站采用智能化巡检设备，则未来五年，国内室内机器人年需求量超过10000台。

所谓泛在电力物联网，是在电力系统的各个环节充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术、先进通信技术，实现电力系统各环节万物互联，人机交互，打造一个以信息高效处理、应用便捷灵活为特征的智慧服务系统。

加快建设泛在电力物联网的建设主要是在现有基础上，从全息感知、泛在连接、开放共享、融合创新四个方面进行提升，即将人与设备互联、实现跨专业数据共享、各环节业务贯通，并通过对外开放，实现全行业数据创新。

由于经济发展较快，原有的配电网已经不能满足供电可靠性的要求。做好电网规划。通过规划使配网形成电源布局合理，网络互供能力强，电能质量有保证的一个合理优化的网络。对老配电线路的改造，尤其是负荷集中、影响较大的重要旧线段，若不能进行大规模线路更新，应该采用双电源供电; 电气设备在电网中运行必须承受工频电压、内部过电压及大气过电压的作用，对于落雷较多的10kv线路，可以采取多种技术措施来提高其抗雷击的能力;如采用瓷横担代替针式瓷瓶，针式瓷瓶改用瓷横担后，雷击次数会明显减少，只不过瓷横担的机械性能差，对于大档距、大导线线路不适用;   在运行中，设备的绝缘长期承受工作电压，当绝缘件表面积污后，只要表面污物达到一定的含盐量，遇到潮湿的状况就容易引起闪络。污闪有时发生在其中相，也可能多相发生，还可能多处同时发生。当出现污闪后，容易引起单相接地，此时其余两相电压将升高。泛在电力物联网需要源、网、荷、储等类设备及人员实现全面感知、泛在接入、全程在线，这样必然需要一个坚强的电力通信网作为支撑。

    数字化建设是未来电力企业建设的方向。电力企业档案数据库的建立是数字化建设过程中的关键点，电力企业档案目录数据库的建立是推行数字化管理的核心。

极限的速度、广泛的连接、超低的时延、可靠的性能……5G为能源互联网提供了全新的技术选择。面向未来。

1、5G技术将给电力配电网发展带来深刻变革。推动大量智能微型传感器在配电设备中的应用，5G通信技术应用，促进电网“智能化”、“透明化”、“可感知、可互动”，助力电网向智慧能源运营商、能源产业价值链整合商、能源生态系统服务商转型发展；

2、5G+配电的应用将在配电网全寿命周期中发挥不可估量的作用。“规划、设计、建设、运维”全链条；

3、电网行业与通信运营商的合作模式将发生变革。“B to C普遍性服务”向“B to B差异化服务”过渡；推动共享式、深度嵌入式的双赢、高质量发展。后续工作展望如下：

终端研发：研发电力定制化5G通信终端和标准化，切片的定制。大数据与区块链的技术全面应用。唯一性、可保密、安全、可追溯，中心化的；

业务适配：研究、测试与试点验证5G新特性及其与配电网各类业务的适配性。从自愈到智能，从单向到双向的设备控制；

合作模式：探索电网与电信运营商新型业务合作管理模式、运营模式、资费模式；产业链：上下游、网络侧、业务侧的共同研发；发展5G智能配电网应用生态圈和产业链。