1、5G應(yīng)用場景說明
　　隨著5G技術(shù)的逐漸成熟及各種應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的凍結(jié)，利用5G高帶寬、低時(shí)延、海量連接的特性，能夠更加可靠、穩(wěn)定、高效的承載電力系統(tǒng)的各種業(yè)務(wù)，在各種業(yè)務(wù)系統(tǒng)中均開始進(jìn)行測(cè)試并推廣使用。
 

一、配網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)感知
　　配電自動(dòng)化作為配電網(wǎng)運(yùn)行管理的重要手段，有效的實(shí)時(shí)監(jiān)控配電終端，能夠提高配電網(wǎng)供電可靠性和供電質(zhì)量、提升配電網(wǎng)生產(chǎn)及運(yùn)行管理水平。
　　配網(wǎng)終端分布廣泛、數(shù)量龐大，利用5G技術(shù)海量連接、大帶寬的特性，將配網(wǎng)終端通過無線方式回傳，能夠?qū)崿F(xiàn)配網(wǎng)終端快速、大面積、有效覆蓋，保證小區(qū)內(nèi)百萬級(jí)終端接入，有效減少配網(wǎng)自動(dòng)化通過有線方式接入投資，降低施工難度，實(shí)時(shí)感知配網(wǎng)終端狀態(tài)。
 

二、差動(dòng)保護(hù)
　　通過對(duì)變壓器連接線路的電壓差、電流差實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證在變壓器出現(xiàn)故障時(shí)，能夠及時(shí)切斷變壓器其他線路，保證設(shè)備、線路、人員的安全。
　　利用5G技術(shù)超低可靠低時(shí)延的特性，通過無線的方式實(shí)現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)業(yè)務(wù)的接入，能夠快速響應(yīng)差動(dòng)保護(hù)業(yè)務(wù)，保證電網(wǎng)設(shè)備、線路及人員安全。
 

三、智能巡視機(jī)器人
　　通過巡視機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站設(shè)備狀態(tài)的自動(dòng)巡視，通過機(jī)器人傳回的視頻等數(shù)據(jù)，后臺(tái)自動(dòng)分析設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除設(shè)備安全隱患。
　　利用5G技術(shù)大帶寬、超低可靠低時(shí)延的特性，將巡視機(jī)器人采集的大量視頻數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)回傳至主站，能夠提升變電站智能運(yùn)維能力，及時(shí)發(fā)現(xiàn)人眼不可察的安全隱患，保證變電站設(shè)備安全運(yùn)行。
 

2、技術(shù)方案選擇
　　目前，僅運(yùn)營商分配有5G商用頻點(diǎn)，為了實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)配電自動(dòng)化、差動(dòng)保護(hù)、機(jī)器人巡檢等業(yè)務(wù)通過5G技術(shù)穩(wěn)定、可靠回傳至主站，需要借助運(yùn)營商的5G網(wǎng)絡(luò)，采用切片技術(shù)，由運(yùn)營商為電力用戶切分專用無線資源，保證電力業(yè)務(wù)的安全回傳。
　　綜合接入的經(jīng)濟(jì)型、實(shí)施難度，初期采用全依托運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的方式，運(yùn)營商采用分組切片的技術(shù)手段，切分一部分資源作為電網(wǎng)專用資源，電力新增5G終端，通過運(yùn)營商基站、回傳網(wǎng)，將數(shù)據(jù)傳輸至運(yùn)營商核心網(wǎng)后，通過運(yùn)營商-電力光纖專線，將數(shù)據(jù)傳輸至電力各業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

圖1 電力完全租用運(yùn)營商5G網(wǎng)絡(luò)

　　在業(yè)務(wù)系統(tǒng)接入數(shù)量達(dá)到一定規(guī)模后，為了進(jìn)一步減少業(yè)務(wù)傳輸延時(shí)、提升電網(wǎng)業(yè)務(wù)自主管理、增強(qiáng)電力業(yè)務(wù)安全性，5GC控制面復(fù)用運(yùn)營商的前提下，需要在電力核心機(jī)房新增用戶面MEC+UPF模塊，通過邊緣計(jì)算，將電網(wǎng)終端業(yè)務(wù)直接回傳至電力主站業(yè)務(wù)系統(tǒng)，不需要經(jīng)過運(yùn)營商核心網(wǎng)匯聚后再傳回至電力主站業(yè)務(wù)系統(tǒng)，大大提升了電網(wǎng)業(yè)務(wù)的安全性、進(jìn)一步降低業(yè)務(wù)延時(shí)。
 

系統(tǒng)組網(wǎng)如下：

圖2 MEC+UPF下沉至電力

應(yīng)用場景一：配電自動(dòng)化
　　在環(huán)網(wǎng)柜、柱上開關(guān)等配網(wǎng)終端部署5G無線CPE設(shè)備，與數(shù)據(jù)采集器互聯(lián)，通過無線的方式，將數(shù)據(jù)回傳至主站配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)。
 

1、組網(wǎng)拓?fù)?/span>

　　租用運(yùn)營商的已建成的5G網(wǎng)絡(luò)，核心網(wǎng)采取5G切片技術(shù)，邏輯隔離公網(wǎng)業(yè)務(wù)和電力業(yè)務(wù)，避免電力業(yè)務(wù)與公網(wǎng)業(yè)務(wù)互相影響以及安全風(fēng)險(xiǎn)。從核心網(wǎng)外網(wǎng)出口經(jīng)由運(yùn)營商內(nèi)部傳輸至離武漢供電公司最近基站機(jī)房，最后使用光纜連接武漢供電公司機(jī)房防火墻。防火墻與核心網(wǎng)出口建立GRE隧道，忽略中間傳輸路由交換，簡化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?br /> 　　為了避免采用公網(wǎng)傳輸以及配網(wǎng)終端接入引發(fā)的安全風(fēng)險(xiǎn)，采取了以下措施進(jìn)行防范：
　　1、環(huán)網(wǎng)柜側(cè)：CPE采取綁定MAC地址等措施，避免未授權(quán)終端接入引發(fā)安全風(fēng)險(xiǎn)；
　　2、供電公司機(jī)房：防火墻配置安全策略，限定訪問自動(dòng)化主站的IP以及端口，僅開放2404端口，其余端口均禁止通過，攔截除DTU正常業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)外的數(shù)據(jù)包。
　　本次選取環(huán)網(wǎng)柜進(jìn)行測(cè)試，并使用遠(yuǎn)程遙控達(dá)到送電目的。
 

2、實(shí)施步驟
　　1、營業(yè)廳開1張SIM卡，獲取相應(yīng)開戶信息；
　　2、SIM插入5G CPE中，正確設(shè)置APN參數(shù)，開啟CPE虛擬服務(wù)器功能，開啟2404端口轉(zhuǎn)發(fā)；
　　3、筆記本配置DTU IP后模擬DTU終端設(shè)備， Ping測(cè)試配網(wǎng)自動(dòng)化前置機(jī)，測(cè)試端到端延時(shí)；
　　4、5G CPE LAN口連接DTU網(wǎng)口1后。主站和DTU進(jìn)行聯(lián)調(diào)，測(cè)試DTU上線和三遙功能。
 

3、測(cè)試結(jié)果
　　5G CPE接收的信號(hào)強(qiáng)度，-109dBm，CPE正常入網(wǎng)；
　　配網(wǎng)自動(dòng)化主站配置DTU后，DTU上線正常；
　　DTU設(shè)備與主站通訊正常，且能正常收發(fā)加密報(bào)文；
 

應(yīng)用場景二：差動(dòng)保護(hù)
　　在差動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)中部署5G無線CPE設(shè)備，接入運(yùn)營商5G基站，數(shù)據(jù)回傳至運(yùn)營商后，通過光纖專線回傳至電網(wǎng)。
 

1、組網(wǎng)拓?fù)?/span>

　　核心網(wǎng)采取5G切片技術(shù)，邏輯隔離公網(wǎng)業(yè)務(wù)和電力業(yè)務(wù)，避免電力業(yè)務(wù)與公網(wǎng)業(yè)務(wù)互相影響以及安全風(fēng)險(xiǎn)。
 

2、實(shí)施步驟
　　1、營業(yè)廳開2張SIM卡，并開通SIM卡間的互訪功能；
　　2、2張SIM插入5G CPE中，正確設(shè)置APN參數(shù)，開啟CPE橋接功能；
　　3、兩臺(tái)筆記本模擬主機(jī)，進(jìn)行互Ping測(cè)試，測(cè)試端到端延時(shí)。
 

3、測(cè)試結(jié)果
　　5G CPE正常入網(wǎng)， 信號(hào)強(qiáng)度為-109dBm；
 

應(yīng)用場景三：智能巡視機(jī)器人
　　在變電站內(nèi)設(shè)置巡視軌道，部署傳感器，在巡視機(jī)器人上嵌入5G通訊模塊，巡視機(jī)器人按照預(yù)設(shè)的軌道，將采集到的視頻等數(shù)據(jù)通過就近基站實(shí)時(shí)回傳至核心網(wǎng)后，由智能巡視系統(tǒng)后臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析，掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。