帶你讀《揚帆遠航 5G 融合應用實踐精編》第二章電力行業2.2案例介紹（十）

（五）威海電網：打造劉公島5G綠色智慧電網示範區

  1    企業介紹

國網威海供電公司（以下簡稱“威海電網”）成立于1990年，是隸屬于  國家電網有限公司、國網山東省電力公司的大型國有企業。威海電網全網裝   機容量415.5萬kW，擔負着威海全市175萬客戶的供電服務任務。目前，威海電網已形成以500kV昆嵛站為支撐，以220kV環形網絡為骨幹，110kV及以下電網遍布負荷中心，各級電源協調發展的堅強智能電網。近年來，威海電網   先後獲得全國五一勞動獎狀、全國文明機關、全國一流供電企業、山東電力雙文明機關等榮譽稱号，連續14年獲評威海市年度“工作優秀機關”。

  2   案例背景

劉公島是國家5A級景區、全國紅色旅遊經典景區、全國低碳旅遊示範區，更是威海的一張靓麗的風景名片， 威海市文旅發展集團有限公司提出打造無廢景區、智慧景區、精緻景區的概念。威海電網充分考慮全市旅遊産業特點、劉公島智慧景區建設以及島内對可靠供電、優質服務的迫切需求，将劉公島電網作為5G新技術應用“試驗田”，全力打造劉公島5G綠色智慧電網示範區，通過在島内規劃建設基于5G的“零感覺”主動搶修、“全資訊”智慧台區、“光儲充”直流充電站和“零污染”    分布式光伏4項子任務，對劉公島電網配電、用電各環節進行深度更新改

造，延展發電、儲能新領域建設，全力打造“智慧劉公島”和“綠色劉公島”，全面提升劉公島電網的科技含量、供電可靠性以及清潔能源利用水準。

在該項目組織架構中，威海電網作為項目牽頭人，總體負責項目的管理與實施，負責劉公島内5G電網應用場景的可行性分析、解決方案編制、實施效果測試，同時還提供各場景相關配套終端裝置及應用軟體。中國移動通信   集團山東有限公司威海分公司負責承擔劉公島5G綠色智慧電網項目的5G網絡建設和維護，提供5G網絡應用解決方案的測試服務。山東魯能軟體技術有限公司負責提供安全接入裝置，部署新一代網絡安全接入平台，制定5G安全接入解決方案，確定内外網資料可靠傳輸。

2020年12月，“劉公島5G綠色智慧電網示範區”被山東省工業和資訊化廳列為2020年山東省5G試點示範項目。

  3   解決方案

（1）技術方案

基于劉公島5G綠色智慧電網項目中各場景對網絡、業務、安全等的需求，該案例提出基于5G網絡的電力場景解決方案，總體架構分為采集層、傳輸層、平台層，拓撲圖如圖2-13所示。

營運商在劉公島部署了3座5G基站，以保證劉公島5G綠色智慧電網項目   中各場景5G信号的可靠傳輸。選取發電、配電、用電網業務環節開展應用建設，根據各應用場景不同的網絡性能和安全隔離需求，依托5G專網營運管理

平台，建構統一的切片服務和營運支撐體系，并部署新一代網絡安全接入平

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台。網關部分安裝加密軟證書和遠端接入用戶端，實作對各類終端的身份可

0        信認證、資料加解密和傳輸資料的完整性校驗等安全防護功能；網閘部分用

▲圖2-13      威海劉公島5G綠色智慧電網拓撲圖

于網絡隔離、内網服務的IP位址映射轉換，可實作内外網之間基于資料報頭   剝離、檔案快速打包和資料還原的點對點資料跨網互動需求。

（2）應用場景

劉公島電網由10kV線路為全島進行供電，島内10kV配電線路、裝置已投入運作多年。結合島内電網現狀，威海電網在以下環節開展了大量5G融合應用探索。

1）“全資訊”智慧台區——讓台區更智慧   

在用電環節，在島内低壓台區建設全資訊感覺低壓智慧台區，開發內建5G通信模組的能源控制器，研發智能化表箱，在原采集架構基礎上安裝新型智能化表箱，在變壓器低壓側安裝能源控制器，在分接箱中安裝末端感覺模   塊，在表箱中安裝智能量測開關，全面感覺台區用電資訊，智能管控客戶用電情況。

其中，電能表與末端感覺子產品和I型集中器之間的通信主要采取HPLC（High-speedPowerLine   Carrier，高速電力線載波通信）技術，該技術帶寬大、傳輸速率高，可實作低壓電力使用者用電資訊彙聚、傳輸、互動，I型集中器與采集主站之間采用5G通信方式。基于5G+HPLC的通信模式，較傳統RS485（Recommended    Standard     485，一種推薦标準，定義平衡數字多點系統中的驅動器和接收器的電氣特性的标準，支援多點通信）+GPRS（GeneralPacketRadioService，通用分組無線服務技術，是第二代移動通信中的資料傳輸技術）的通信方式，通信速率可提升100倍以上，可實作電能量、交流模拟量、工況等全量資料的高頻采集，實作台區變壓器—計量箱—用電客戶各級   節點電能資訊及異常事件采集資料的即時主動上報。

通過能源控制器、分接箱内的智能感覺子產品以及表箱内的智能量測開關，可以實作負荷分布的智能研判、台區拓撲的自動生成、台區線損的分級   分相治理、計量裝置的主動感覺、客戶用電特征的精準分析五大功能，全面   建構“全資訊”感覺智慧台區。

2）“零感覺”主動搶修——讓運維更智慧   

在配電環節，對台區進線、出線、電纜分支箱區進行智能化改造，在配電台區進線開關處增加監測裝置，具備遙測、遙信、遙控功能，安裝變壓器   溫度測量遠傳子產品，保證變壓器運作安全，增加配電室環境測量子產品，實作   溫度、濕度、煙感報警功能等；在出線開關處加裝電流互感器、溫度傳感器，用以采集電壓、電流、溫度等遙測資料，同時将出線開關更換成智能型斷路器，用以實作開關的遙控分合閘、三端保護、無線資料遠傳、電壓自動

控制。采集資料通過5GCPE裝置連接配接至5G網絡，再上傳至主站平台。其拓撲圖如圖2-14所示。

▲圖2-14      劉公島配電線上監測建設拓撲圖

配電智能化改造能夠實作三大功能：運作環境全景監控，安裝線上監測裝置，實作安防、消防、視訊、裝置溫度以及裝置負荷等現場情況的全景監   控，替代過去運作狀态及各開關閉合狀态仍需人工勘察巡檢、手抄記錄的模   式；運作資訊智能采集，更換智能低壓開關，實作台區運作資訊就地自動采   集，本地故障研判、處理後上傳伺服器；台區故障快速診斷，基于5G專用傳輸通道，實作低壓故障快速智能研判、低壓線路故障自愈等進階功能應用，全面推廣“零感覺”主動搶修模式。

3）“光儲充”直流充電站——讓汽車用上綠色電   

在用電環節，在島内建設集發電、儲能、充電多功能于一體的“光儲充”直流充電站，滿足島内全部旅遊觀光車輛的綠色用電需求。直流充電站主要由電網、電動汽車充電站、儲能系統、光伏發電系統和能量管理系統組成，同時利用5G技術，實作車樁資料傳輸、封包收集、TCU（Telematics

Control    Unit，遠端資訊控制單元）接收處理資訊及資訊采集，提升車輛充電體驗。

島内已建成1套發電峰值功率可達24kW的光儲充電系統，通過光伏發電、谷段儲能、智慧充電，形成智能微網，包含4台160kW、一機雙槍的充電樁，最多可同時為8輛電動汽車充電。

4）“零污染”分布式光伏——讓全島用上綠色電   

在發電環節，充分利用島内豐富的太陽能資源，開展綠色分布式光伏項目建設，将太陽能轉換為電能，遵循“就近發電、就近并網、就近轉換、就近使用”的原則，倡導發電和能源綜合利用，建設總容量為160kW的分布式光伏，惠及島内居民、商業等用電。無線終端子產品資訊采集使用5G通信，實作系統運作資訊實時互動和協調控制，提升新能源發電消納電量。

  4   應用成效

經濟效益：通過打造劉公島5G綠色智慧電網示範區，基于分布式光伏、直流充電站等應用場景，可最大限度地降低用電成本；能夠實作對島内全部   配電室、環網櫃、表箱以及附屬設施的全景監控和智能巡檢，每年預計可以   節約島内人工運維成本30萬元；末端感覺子產品可以監測表箱開關狀态，及時  發現竊電行為，通過改造表箱，還可以支撐台區線損分級、分相精益管理，   試點台區線損率降低2%，每年預計可節約成本10萬元；通過5G在故障自愈和主動搶修場景下的應用，減少停電範圍，縮短停電時長，降低停電帶來的經濟損失，節約了生産成本，真正實作“節支降損”。

社會效益：充分利用5G通信、人工智能、物聯網等先進技術，劉公島電網配電側、用電側運作狀态感覺能力得到提升。采用新能源發電方式，根據 測算，新能源發電的二氧化碳排放量為33~50g/kW·h，相比于傳統的火力發

電，新能源代替電網供電每度電可減少碳排放964g，每年可減少的碳排放為   上百萬噸，既可以就地消納清潔能源，減少對化石燃料的需求，又可以按需   與配電網靈活互動，劉公島電網的供電可靠性、供電服務品質、客戶滿意度得到進一步提升。

管理效益：對裝置的智能化改造，改變原有人工巡檢的模式，實作裝置狀态實時監測、故障快速診斷，能夠及時發現問題、及時定位故障，精準介   入裝置運維，避免計劃外停電，節省人力，提高供電品質。同時，在用電資訊采集方面攻關，開展5G模組化內建開發，實作5G應用的“便捷化”，取得了良好的示範引領效應，在行業内極具推廣和應用價值。