5G应用在电力行业需解决的两个难题

用比特驱动瓦特是5G改变社会的梦想之一，5G在电力领域的应用能否成功关系到5G改变社会的使命能否实现。在5G产业专家与电力行业专家携手的共同努力下，5G与电力领域结合的应用正不断丰富与成熟，克服技术、标准、商业模式等方面挑战，比特驱动瓦特的梦想正在照进现实。

电网开展5G业务已取得初步进展

5G在电力领域的应用范围十分广泛，贯穿电网“发输变配用”全流程，如配网差动保护、配网自动化三遥、配网PMU、高级计量、应急通信、机器人巡检、无人机线路巡检、智慧工地、视频监控等。5G在这些场景的应用极大地增强了电网的通信能力并提高了电网的运营效率，为电网的智慧化运营提供了重要保障。

5G电力虚拟专网提供可靠的无线接入

电网企业与运营商共同构建5G电力虚拟专网，能够为各类电网业务提供可靠的无线通信接入手段。基于“公网专用、能力开放、分权分域”的理念，通过电信运营商的5G统一能力开放平台，可以向电网开放对应的5G行业虚拟专网服务和管理能力，主要包括5G电力切片、电力专用网元（如UPF/MEC等）、电力通信终端，业务SLA的可视、可管、可控能力及故障定界、故障快速恢复能力。

在浙江，国家电网浙江电力公司与运营商共同构建了5G电力虚拟专网，建设范围包括无线公网（无线、承载、核心网、运营管理平台）和电力专网（电力专用核心网网元、电力内部网络、5G电力综合管理平台、主子站业务系统等）。国家电网浙江电力公司在省公司侧通信机房内，分别与三家运营商完成电力5G SA核心网用户面设备的部署工作，包含电力专用UPF设备和MEC服务器，实现了5G SA网络核心层的用户面下沉，AMF和SMF等核心网网元采用运营商5GC公共资源。

在河南，国家电网河南电力公司也在融合电网业务应用需求的基础上，开展了5G虚拟专网、5G+特高压、5G+配电网等建设模式研究及应用，在郑州、鹤壁、许昌等地区广泛开展试点场景建设。在5G电力虚拟专网方向，河南电力积极探索5G园区专网建设模式，2019年4月在郑州官渡变，国家电网河南电力公司建成了国内首座500千伏变电站电力专用基站。国家电网河南电力公司联合运营商实现了省内三座特高压站的5G网络全覆盖，通过部署电力专用MEC，进一步建成了特高压5G园区专网。

5G电力切片已开展示范工作

切片已经成为5G使能行业应用的重要抓手。在山东，全省已开始组建5G电力切片网络，构建全省生产控制大区切片，准备开展地方电厂接入、分布式电源接入（助力负荷预测）和电动汽车接入（助力源网荷柔性调度）。国家电网青岛供电公司还在胶州上合示范区扩大配网差动保护试点，场景自动化扩大应用，开展地方电厂、分布式电源等5G通信试验。

5G基站与变电站共建共享初见成效

5G基站与变电站共建共享取得了初步成效。在青豫直流特高压豫南换流站基建工程中，国家电网河南电力公司实现了5G基建与变电站同期规划建设，不仅降低了后期铁塔公司、运营商重新建站的高额费用，也使5G在特高压智慧工地应用中率先发挥作用，为安全作业管控提供了有效手段。

无人机巡检实现实时回传

近年来为了减轻输电线路巡检工作强度，国家电网开始大规模推广无人机巡线作业。基于电力北斗地面增强基站的精准导航可以达到实时厘米级精度，通过航迹规划，巡检全过程无人机自动飞行。国家电网青岛供电公司实现了国内首次研发无人机可搭载的5G SA网络数据高速传输模块，实现无人机视频及图像在5G切片网络的实时回传，数据转储作业整体时间缩短98%，确保巡检数据传输安全。

智能运维提高电网运营效率

5G在提升电网自动化效率实现智能运维方面发挥了重要作用。如在5G+精准负荷控制方面，国家电网青岛供电公司实现了精准负荷控制系统重点解决电网故障初期频率快速跌落，主干道潮流越限，省际联络线功率超用，电网旋转备用不足等问题。

精准负控系统工程在实施中遇到大量负控终端接入控制网络带来的成本和施工难题。许继集团将分散部署的负控终端通过电力通信终端接入5G网络，在试验室及试点完成基于5G的精准负控验证工作，实测延时指标满足预期，优于无线专网测试指标，具备实施条件。

面向未来智能运维，2021年，国家电网江苏电力公司计划将围绕输变电智能运维、电网调度控制等业务，在南京江北新区开展电力5G应用的深入验证，如基于混合专网点对点业务应用模式验证广域保护备用通道;基于混合专网局域业务应用模式验证变电站巡检机器人;基于虚拟专网广域业务应用模式验证网联无人机;开展边边缘数据中心共建共享商业模式探索。

电网开展5G业务需跨越两座大山

在取得一定阶段性成果的同时，也应该清醒的认识到，电网开展5G技术研究，贯穿电网“发输变配用”全流程，不仅有技术问题，还涉及标准体系建立、网络安全要求、管理模式及商业模式确立等问题。这不仅与电网有关，还涉及电信运营商、设备厂商、标准机构等外部单位，是一个复杂的系统性工程。目前看来主要有两座大山需要跨越。

一是5G切片承载电力业务的安全性尚待权威论证。根据电力监控系统安全防护要求，生产控制业务大区的业务需要达到物理隔离的安全防护强度。虽然5G切片技术在安全隔离方面相对4G有了优化提升，但端到端的安全隔离能力能否达到电力安全防护要求，目前都只停留在理论分析阶段，尚未进行第三方权威机构测评认证。

二是跨行业5G创新商业合作模式尚待探索，资费标准远超预期。当前5G切片技术主要在技术方案及应用验证的阶段，运营商与电力企业双方对专用切片的计费模式和取费标准仍然存在较大分歧。5G电力虚拟专网的网络租赁费约为4G资费的5倍，成本大幅提升，远超预期。

总而言之，当前电力行业5G应用仍处于技术试点与商业摸索阶段，从电网应用角度看，制定针对电力行业应用的制定个性化标准，破解电力5G深化应用瓶颈势在必行。产业链也应积极行动起来，在新业务模式探索、5G技术与电力应用适配性验证方面积极贡献力量。
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