5G支撑泛在电力物联网建设的应用实践课件

1、XXXXXXXXXXXXXX有限公司有限公司2020年年8月月5G支撑泛在电力物联网建设支撑泛在电力物联网建设的的 应用实践应用实践1泛在电力物联网泛在电力物联网5G应用需求应用需求2目目 录录CONTENTS3泛在电力物联网发展战略泛在电力物联网发展战略14泛在电力物联网泛在电力物联网5G应用案例应用案例展望展望1、泛在电力物联网发展战略、泛在电力物联网发展战略泛在电力物联网内涵泛在电力物联网内涵为适应经济社会形势和挑战，服务高质量可持续发展，适应能源电力转型要求，2019年， 国家电网公司围绕“三型两网”世界一流能源互联网企业建设目标，提出加快泛在电力物 联网建设的工作部署。泛在电力物联网

2、就是围绕电力系统各环节，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，具有状态全面感知、信息高效 处理、应用便捷灵活特征的智慧服务系统。特征特征物质基础物质基础目标目标能源互联网企业能源互联网企业共享型共享型枢纽型枢纽型平台型平台型坚强智能电网坚强智能电网2泛在电力物联网泛在电力物联网1、泛在电力物联网发展战略、泛在电力物联网发展战略泛在电力物联网建设目标泛在电力物联网建设目标泛在电力物联网旨在将电力用户及其设备，电网企业及其设备，发电企业及其设备，供应 商及其设备，以及人和物连接起来，产生共享数据，为用户、电网、发电、供应商和政府 社会服务；

3、以电网为枢纽，发挥平台和共享作用，为全行业和更多市场主体发展创造更大 机遇，提供价值服务。通过三年攻坚，到2021年初步建成泛在电力物联网；通过三年提升，到2024年建成泛在电 力物联网。强强坚坚网网能能智智储储能源流能能源源荷荷源源电电网网互互泛泛数据流联联在在网网电电业务流力力物物感知感知 网络网络 平台平台 应用应用 联联网网电电 网网业业企业运营企业运营电网运行电网运行客户服务客户服务 务务新新 综合能源服务综合能源服务 大数据运营大数据运营虚拟电厂虚拟电厂 兴兴业业务务车联网车联网能源金融能源金融多站融合多站融合政府行政府行 业机构业机构能源客户能源客户 供应商供应商内部用户内部用户

4、31泛在电力物联网泛在电力物联网5G应用需求应用需求2目目 录录CONTENTS43泛在电力物联网发展战略泛在电力物联网发展战略4泛在电力物联网泛在电力物联网5G应用案例应用案例展望展望架架空空输电输电线线路监测路监测电电缆缆沟道沟道在在线监测线监测输输变变电在电在线线监测监测变变电电站视站视频频监控监控变变电电站智站智能能巡检巡检机机器人器人输输电电线路线路巡巡检无检无人人机机雷雷电电定位定位用用电电信息信息采采集集电电动动汽车汽车智智能充能充换换电服务电服务重重点点用电用电设设施安施安全全防护防护国国网网实物实物资资产设产设备备身份码身份码人人员员及车辆及车辆 统统一一管理管理变变电电检修

5、检修作作业安业安全全管控管控变变电电站安站安全全防护防护智智能能工器工器具具管理管理现现 现现场场 场场作作 作作业业 业业管管 管管理理 理理输输电电电缆电缆在在线监测线监测智智能能头盔头盔巡巡检检电电缆缆及通及通道道防外破防外破配配网网抢修抢修平平台台柱柱上上变压变压器器监测监测配配电电线路线路巡巡检检配配电电网隐网隐患患监控监控线线路路故障故障定定位及位及报报警警配配电电自动化自动化电电能能质量质量检检测测大大用用户负户负荷荷控制控制设设备备实物实物资资产自产自动动盘点盘点数数字字仓储仓储仓仓储储机器人机器人数数字字物流物流全全链路链路监监控控电电力力设施设施建建设过设过程程可视化可视化

6、电电动动汽车汽车充充换电换电站站车辆车辆引引导导电电动动汽车汽车车车联网联网用用户户自助自助购购电电泛在电力物联网CCTVPT/CTTeleprotectionPressureDTU/FTU/TTU Meter发电Temperature配电Air- conditionerUtilization输电生产生产 SCADA, EMS.管理管理ERP.营销营销AMI.无线网络是关键无线网络是关键用电新兴业务新兴业务VPP.2、泛在电力物联网、泛在电力物联网5G应用需求应用需求面临的挑战面临的挑战随着智能电网、泛在电力物联网建设的不断深入，“新能源、新业务”大规模接入，“控 制”由局部向全程拓展，信息“

7、采集”爆发式增长，业务通信需求逐步呈现出“高安全、 低时延、高可靠、广覆盖、大联接”特征，对无线通信网络的业务承载能力提出新的挑战。56核心网核心网集群调度移动巡检视频监控新能源电站监控发电厂监控500kV视频监控移动巡检输电线路状态监测无人机巡检输电环节输电环节110kV10kV380V/220VFTU/RTUCPE通信模块通信模块采集器采集器配电自动化精准负荷控制配网机器人巡检/抢修配电设备环境监测分布式电源接入配电环节配电环节用电信息采集/负控源网荷互动控制智能家居电动汽车充电桩分布式能源接入用电环节用电环节分布式基站分布式基站CPE220kV视频监控变电现场环境监测变电设备状态监测变电

8、站机器人巡检变电环节变电环节CPE发电环节发电环节变电站变电站 服务器调控中心2、泛在电力物联网、泛在电力物联网5G应用需求应用需求无线应用场景无线应用场景2、泛在电力物联网、泛在电力物联网5G应用需求应用需求业务通信需求现状业务通信需求现状7电网控制类业务主要有配电自动化、精准负荷控制、分布式电源 等，涉及电网安全稳定运行，具有 典型的低时延、高可靠业务特征， 时延要求为50ms-1s。未来连接模式将出现更多的分布式点对点连接，主站系统将逐步 下沉，出现更多的本地就近控制， 且与主网控制联动的需求，时延需 求将达毫秒级。信息采集类业务主要有用电信 息采集、电动汽车充电站/桩等，涉 及海量终端

9、，且分布广泛，具有典 型的广覆盖、大连接业务特征，连 接密度上百个/平方公里。未来采集频次趋于分钟级，连接数至少翻一倍，若集抄方式下沉，连接数预计翻50-100倍，采集内容 趋于视频化、高清化，连接需求将 达数十亿级。移动应用类业务主要有电力应 急通信、输配变机器人巡检、移动 作业等，对网络带宽及移动性有明 显需求，具有典型的大带宽、灵活 接入 业 务 特 征 ， 带 宽 要 求 不 低 于 2Mbps。未来将向4K/8K高清、AR/VR方 向发展，带宽要求将达到50Mbps以 上。未来，电网控制类业务毫秒级低时延传输，信息采集类业务海量终端汇聚后的大颗粒业务承载，以及移动应用类业务毫秒级时

10、延、大带宽的需求，需要适用于电力行业应用特点的实时、稳定、可靠、高效的无线通信技术及系统支撑。82、泛在电力物联网、泛在电力物联网5G应用需求应用需求业务通信需求发展趋势业务通信需求发展趋势2、泛在电力物联网、泛在电力物联网5G应用需求应用需求随着建设的不断深入，泛在电力物联网对信息感知的深度和广度提出了更高的要求。5G技术由于具备“低时延、高可靠、大连接、高安全”等优势，未来有希望成为泛在电力物联 网的通信手段之一。5G系统的增强型移动宽带、超高可靠低时延通信、海量机器类通信三 大基础能力将使能泛在电力物联网，激发电力运行新型作业方式和用电服务模式，实现电 网业务智能化升级，促进公司新兴业务

11、发展。 超高安全隔离超高安全隔离大规模物联网大规模物联网超高可靠性超高可靠性 超低毫秒级时延超低毫秒级时延网络需求网络需求采集类业务采集类业务特点：广泛分布、特点：广泛分布、 海量终端海量终端准实时控制类业务准实时控制类业务 特点：高并发率，特点：高并发率， 低时延低时延实时控制类业务实时控制类业务 特点：超低时延，高特点：超低时延，高可靠性可靠性物联网类业务物联网类业务 特点：海量终端、特点：海量终端、广覆盖广覆盖95G使能泛在电力物联网使能泛在电力物联网 8000万千瓦万千瓦8480万千瓦万千瓦需要平移的尖峰负荷需要平移的尖峰负荷抬升频率抬升频率10 快速切除负荷快速切除负荷快速切除负荷后

12、的电网工频频率曲线2015年某地最高调度用电负荷日用电曲线2、泛在电力物联网、泛在电力物联网5G应用需求应用需求5G典型应用场景：精准负荷控制典型应用场景：精准负荷控制通过精确切断工厂非连续生产负荷、家用热水器等可中断负荷，实现源网荷的友好互动和快 速协调。业务要求：时延要求为毫秒级，扩展至家用热水器、空调等负荷后，网络节点数量庞大。建议技术体制：uRLLC。供电供电 公司公司变电站变电站居民小区居民小区高新园区高新园区工业园区工业园区柱上开关柱上开关环网柜环网柜112、泛在电力物联网、泛在电力物联网5G应用需求应用需求5G典型应用场景：配电自动化典型应用场景：配电自动化集计算机技术、数据传输

13、、控制技术、现代化设备及管理于一体的综合信息管理系统，目的 是提高供电可靠性，改进电能质量。业务要求：可靠性要求：供电可靠率99.999%，年户均停电时间不超过5分钟。覆盖深度：地下室、配电柜等密闭环境。建议技术体制：uRLLC。2、泛在电力物联网、泛在电力物联网5G应用需求应用需求5G典型应用场景：配网状态监测典型应用场景：配网状态监测通过传感器、网络、平台构建配电网设备运行状态监测、运行环境监测及防盗预警管理的系统， 保障配网安全稳定运行。业务要求：网络规模：国网公司配电变压器 440万台，其他设备（开关柜、 环网柜、分支箱、故障指示器、 电动汽车充电设施、分布式电源 等）800万台以上，

14、潜在监测连 接需求数以亿计。覆盖深度：地下室、配电柜等环 境。建议技术体制：mMTC。无线故障电流传感器12配变综测骨干节点、杆塔倾斜传感器巡检现场巡检现场控制中心控制中心2、泛在电力物联网、泛在电力物联网5G应用需求应用需求135G典型应用场景：移动巡检典型应用场景：移动巡检电力人员定期到现场查勘输变电设备、线路情况，及时了解故障现象，消除隐患，确保电力 系统安全稳定运行。业务要求：引入AR/VR技术，自动采集数据、高清图像、视频等信息并实时传回控制中心，通过远 程会商协助现场解决作业难题，并可实现远程实时控制，推动智能化运维管理。建议技术体制：eMBB。5G网络网络1泛在电力物联网泛在电力

15、物联网5G应用需求应用需求2目目 录录CONTENTS314泛在电力物联网发展战略泛在电力物联网发展战略4泛在电力物联网泛在电力物联网5G应用案例应用案例展望展望3、泛在电力物联网、泛在电力物联网5G应用案例应用案例国网公司国网公司5G布局布局为更好地支撑泛在电力物联网建设，加快验证5G与电力业务适配性及安全承载能力，国网 公司已逐步在江苏、上海、雄安、安徽、冀北等地开展配电自动化、用电信息采集、精准 负荷控制、同步相量测量等业务应用测试，设立科技专项开展科研创新及技术储备，并着 手规划与5G匹配的电力信息通信产品定制研发与系统集成，推动5G电力应用。产品研发着手规划与5G匹配的电力信息通信系

16、统产品研发，推动5G系统产品与 电力应用需求对接。科研创新积极承担国家、公司级科技专项，联合内外部资源提前启动5G技 术在电力行业的应用研究，做好技术储备。业务应用开展5G承载电网业务研究及论证测试，为后续实施及应用落 地奠定基础。153、泛在电力物联网、泛在电力物联网5G应用案例应用案例16基于基于5G SA的毫秒级精控电力切片测试的毫秒级精控电力切片测试国网公司与中国电信、华为公司合作，在南京完成了业界首个基于真实电网环境及最新 3GPP标准5G SA网络的电力切片测试，利用5G网络的毫秒级低时延能力，结合网络切片的 服务等级协议（SLA）保障，提升了在突发电网负荷超载情况下对末端小颗粒度

17、负荷单元的 精准管理能力。测试初步验证了核心网切片应用可行性，经实测端到端平均时延为37ms， 5G切片可以满足精准负荷控制50ms的端到端平均时延要求。3、泛在电力物联网、泛在电力物联网5G应用案例应用案例17基于基于5G网络的配网网络的配网PMU应用应用国网公司联合中国移动，在上海临港共同开展了基于5G网络的配网同步相量测量（PMU） 应用研究与验证工作。配电网PMU的通信需求包括通信频次高、延时要求小、数据多样性 等。实验室测试结果表明，端到核心网通信回环时延10ms以内；通过外场业务挂网测试， 初步验证了5G网络满足配网PMU业务低时延、高可靠性要求。配电自动 化终端C P E集中器/

18、 负控终端C PEIP数据 包监 测NR PTN99 0容城县 局容城二 局保定金迪路保定清苑交换机交换机保定金迪路 交换机徐水县局交 换机容城县局交 换机防火墙交换机展厅交换机 用 采 模 拟 主站配 电 模 拟 主站机器人 5G核心网互联网3、泛在电力物联网、泛在电力物联网5G应用案例应用案例185G网络与电力业务适配性验证网络与电力业务适配性验证国网公司联合中国移动，在雄安新区开展基于5G网络的电力业务适配性试点验证工作，选 取配电自动化、用电信息采集业务进行了业务承载性能测试。在3.5GHz、4.9GHz两个公网 5G频段，通信速率上行最大为467.9Mbps，通信端到端平均时延为13

19、27ms。配电自动 化遥控响应时间23ms，用电信息采集召测响应时间671ms，满足业务承载需求。3、泛在电力物联网、泛在电力物联网5G应用案例应用案例特高压变电站特高压变电站5G应用应用国网公司联合中国电信，在安徽宣城开展了全国首个特高压变电站与5G技术结合的泛在电 力物联网建设工程。工程在古泉1100kV特高压直流换流站内建设5G基站，经测试下行峰 值速率可达800Mbps，上行速率可达160Mbps，实现了站内4K高清视频信号的实时回传， 以及巡检机器人的远程监控，为泛在电力物联网智能感知业务提供了强有力支撑。193、泛在电力物联网、泛在电力物联网5G应用案例应用案例太子城站5G天线安装位置东山坡站5G基站、天线安装位置5G AAU（ 东 山 坡 ）CPE终 端CPE终 端边 缘 物 联 代 理5G通 信 终 端业 务 端基于共建共享的冀北张家口冬奥基于共建共享的冀北张家口冬奥5G测试测试联研