在变电环节，重要的是保障变电设备和线路的安全稳定，这就需要对变电设备和线路进行例行的巡检，但变电环节中存在大量的高压设备，这些高压设备不但危险，而且有较强的电磁辐射，对人体有一定的伤害。变电站之前1330个项目，人工巡检需要3天，利用5G后，自动巡检只需要1小时。配电环节5G促进配电实时化、柔性化配电网是指从输电网或地区发电厂接受电能，通过配电设施就地分配或按电压逐级分配给各类用户的电力网。
编者按
5G如何为千行百业赋能？抛开晦涩难懂的专业名词，这次，咱们好好来唠一唠。由通信行业资深专家带来的“傻笑鹿5G漫游记”系列文章，将深入浅出的帮助各行业从业者理解5G能带来怎样的改变。本期，我们一起来围观5G与智能电网能擦出怎样的火花。
电力综述篇
从记忆起，电从来都是我们生活的必需品，感觉就像空气、水一样与生俱来就存在我们身边；我们从来也没认真了解过电是怎么来的，只是偶尔抬起我们看手机的头，才会偶然想起，原来电是从一根根电线传送到千家万户的。那我们有没有想过，电力不只是一根根电线，而是一个复杂的系统，一个跨越我国所有疆土的复杂网络。
电力主要分为五大环节“发-输-变-配-用”，即发电、输电、变电、配电、用电。发电就是将化石能源或者是光、风等可再生能源转化成为电能，大家在做高铁路上会看到巨大风车、冒烟的火力发电厂等都属于发电这个环节，相关的公司我们通常叫发电企业，中国有五大发电企业，分别是华能、中国电力投资集团、大唐、国电和华电。“输-变-配-用”主要是将电像“水”一样从一根根电线传递到千家万户。为了减少电力传输过程中损失的功耗，就需要1000千伏左右特高压传输，但是到用户端要将电压降低到220v，因为要逐级变电、降低电压，所以根据电压和地理区域不同，将电网分为这四大环节。这四大环节归谁管呢，在我们国家主要归电网公司管理，我们国家有国家电网和南方电网两大公司，我们在地方看到的各地供电局、变电站等都属于这两大公司来管理。两者有啥区别呢，从职能上来说，两者没有区别，两者最大的区别就是管辖的范围有所不同，南方电网主要为南方的广东、广西、云南、贵州、海南五省提供服务，而国家电网是为除此之外的其它省市提供电力服务。
今天我们本篇游记主要来看看电网，即看看5G在“输-变-配-用”都干了啥，起到啥作用。首先，我们要看看咱们本期的主角-电网公司未来发展趋势是什么？
目前电网公司处在从坚强电网向能源互联网的转变时期，努力构建新型电力系统，所以其希望对内全面深度感知源网荷储设备运行、状态和环境信息，提升智能化运营水平，并逐步加大清洁能源的使用，重点通过虚拟电厂和多能互补提高分布式新能源的友好并网水平；对外提供希望向能源生态系统服务商转型，提供能源互联网生态圈。说的这么高大上，啥意思呢，就是电网希望对内能用信息化手段对自己掌控的更加精确，想知道啥信息就知道啥信息，想用哪家发电公司的电就用哪家公司的电，想切哪个设备的电就切哪个设备的电，简单方便的维护电力系统的稳定。同时还要多使用配电环节的新能源，使其完成“碳达峰、碳中和”目标，向外不但是“卖电”，还希望开展其它互联网业务。
为了实现能源互联网的目标，电网公司在各个环节都在尝试5G等新型信息化技术。国家电网和南方电网再次方面做了大量的探索，其中青岛电力、深圳鹏城变电站就是这些探索的一个缩影。我们以几个环节来简单介绍一下5G应用情况。
电力5G应用篇
输电环节
5G促进巡检无人化
首先来说输电环节，输电线路就是电力的“高速公路”，它承担这电力的“西电东送”的作用。我们在野外看到的高高的高压线路，很多就是高压输电线路，有人会问，“高压”到底有多高呢？1000kV！这就是我们国家最大的特色网络--特高压输电骨干网，为啥要那么高的电压呢？因为输电线上的功率损耗正比于电流的平方，所以在远距离输电时就要利用大型电力变压器升高电压以减小电流，减少电能在输电线路上的损失，简单来说，就是电压越高，那么传输电损耗越少，将有更多的电输送给用户使用，兵家说“千里不送粮”，就是送粮途中消耗粮食太多，送电也一样，就是尽可能减少电能在传输路途上的损耗，提升送电效率。
在输电环节，其主要职责要保障输电的安全性和可靠性，目前这个环节最大的痛点什么呢？是整个输电电力的巡检。如果大家注意观察，会发现输电网的两个电力塔杆之间距离较远，而且好多线都需要跨越群山、河流等，所以传统的巡线模式需要工人爬到输电线路上“走钢丝”，翻山越岭的来检查设备或线路的状态。一般一人一天只能完成2~3个铁塔的巡视工作，不但工作量大，效率低，而且工作危险，最麻烦的是招工也难，大家想想，那么危险的工作，谁愿意去呢？尤其现在的90后、00后，这似乎陷入到了一个困境，工作很重要，但工作招人难，这就倒逼电网公司要通过新的技术来解决这个难题。5G 无人机、5G 摄像头等应用有效的解决了这些问题，利用5G低时延、大带宽的特性，可以使工作人员在地面通过5G控制无人机的飞行，并利用无人机上带的5G摄像头，将巡视点设备的视频、图片等实时回传到控制台，控制台利用人工智能图像处理算法，自动发现问题、识别隐患。通过在固定铁塔上安装高清摄像头，采集电力铁塔和输电线路的图像，通过人工智能处理算法来检查其状态信息，及时排查隐患，与无人机巡检构建“动-静”两种组合巡检模式，大大降低了作业风险，提升工作效率，将原有需要10天巡检的工作降低为2个小时完成。
变电环节
5G促进变电管理智能化
上个环节提到，输电线路要以1000Kv的电压进行传输，但是咱们都知道，咱们家里用的电一般都是220v和380v左右，在发电端的电压也比较低，那么这就需要在发电端和用户端进行变压，即在发电端将电压抬升到1000kv，在用户端又要将电压降压到220v和380v左右，这个过程就是变压，用专业的解释就是变电是将低等级转变为高等级（升压）或由高等级转变为低等级（降压）的过程，一般升压是在发电厂进行，便于将电流输送到高压输电线路上，降压过程采用逐级降压的方式实现给企业和个人用户供电的目的。输电电压等级有765kV、500kV、220-110kV、35-60kV等：配电电压等级有35-60kV、3-10kV等；用电为3-15kV的高压用电和110V、220V、380V等低压用电。
在变电环节，重要的是保障变电设备和线路的安全稳定，这就需要对变电设备和线路进行例行的巡检，但变电环节中存在大量的高压设备，这些高压设备不但危险，而且有较强的电磁辐射，对人体有一定的伤害。传统运维模式通过人工对这些设备进行巡检，作业风险高，重复性强、而且存在人员疏忽等形成“巡检黑洞”，从而造成生产事故。现在变电环节就利用5G 巡检机器人和5G 视频两种业务相互配合，实现对变电站和变电线路的自动化巡检，可以有效的解决刚才提到的难题。例如南方电网鹏程变电站采用UPF下沉模式的5G行业虚拟专网，利用5G将机器人和摄像头摄像头采集变电站设备的状态信息、作业温度、环境等信息传回到中控室，中控室利用人工智能平台对图像进行处理识别，完成自动化巡检，如果对某些区域需要二次确认，还可以通过5G远程操控机器人到周围地区进行二次检查，有效提升了工作效率，降低了工作风险。变电站之前1330个项目，人工巡检需要3天，利用5G后，自动巡检只需要1小时。
配电环节
5G促进配电实时化、柔性化
配电网是指从输电网或地区发电厂接受电能，通过配电设施就地分配或按电压逐级分配给各类用户的电力网。简单来说，配电网是就像电力四通八达的“毛细血管”，从主干网上将电能接收下来，同时将电送到城市的街角巷尾百姓家中，咱们在路边看到的电柜等都属于配电环节的设备。
配电网作为电网的“最后一公里”，是主网与用户之间连接的桥梁，直接面向用户，成为保障和改善居民用电体验的重要基础设施，也是用户对电网服务感受和体验的最直观对象。在“双碳”政策下，配电网还承担着新能源的并网的职责，简单来说，就是将光伏发电、太阳能等新能源接入到电网，而不是只靠从高压线路“东送”过来的电能，由于新能源具有随机性大、波动大等特征，也就是新能源发电不稳定，发出来的电量时高时低，所以要想保证电网主网电压稳定，就必须实时适配这种波动，实现所谓的“源网荷储”的协同互动。
从配电网的职责来看，配电环节存在的难点主要有三个，第一是网络覆盖范围广，巡线困难，配电网像“毛细血管”一样存在城市的各个角落，这造成巡检极其困难，既耗人力，又耗时间。第二是对故障的发现及隔离的响应速度要快，以便缩短用户停电时间，同时还要能够根据主网情况调节各个企业或用户的用电情况，实现更细粒度的精准切负荷，就是如果电不够用了，就将企业中大型或不重要的用电设备给停了，从而保障整个网络电压的稳定，所以有时候我们能看到电网公司给企业发的“停电通知单”。第三是新能源的接入，要保障新能源稳定、可预测的接入，保障新能源并网后主网电压的稳定。5G就是为了解决这三个难点，实现了与配电网的融合，实现了5G 配电自动化、5G 差动保护、5G 自动巡检、5G 源网荷储等应用。
差动保护是电网安全的“保护者”，当故障发生时，差动保护就像电网“大脑”，可对故障第一时间作出判断，实现故障隔离，保障电网安全。5G 差动保护使得电网解决了城市部署光纤难、铺设成本高等问题，凭借15毫秒以内的超低延时，精确运用差动保护技术快速隔离故障点，将故障隔离时间从秒级升级到毫秒级，使用户侧停电恢复零感知，将传统人工1.2小时复电缩减到1分钟，用户停电时间降低98%。
传统配电网巡检是当设备出现故障，需要派人到现场检查，耗时数小时甚至一天，通过5G在电力线路上安装高清摄像头，实现高清视频实时回传，实时监控输电线路下方各种隐患，相比标清监拍，可节省80%现场核查人力。
精准负荷控制是指在电网发生故障或电量不足时，精确切除电网内部分非重要负荷，保障电网的安全运行，是防止引发电网大面积停电的重要手段。利用5G通信城域范围内低于20ms的时延，对分布在城市内的电力负荷进行精准调控，有效解决传统光纤通信方式下接口多，光缆敷设难度大、成本高等问题。
5G 分布式电源是利用5G低时延、大连接特性解决分布式电源调度通信接入“最后一公里”的难题，可以实时采集分布式电源状态信息，同时可以反向控制分布式电源接入主网，这样有效地解决分布式电源光纤部署不方便，解决可再生能源分布式电站分散、点多、量大等问题，形成电网对分布式电源的群调群控能力。
用电环节
5G促进用电互动实时化
用电环节呢，其实就是咱们大家使用电器具消耗电能的环节，是电力环节的最后节点，我们在日常生活中到处可见的都属于用电环节，比如家里用的日光灯、计算机、空调、洗衣机、冰箱等。
用电环节主要是电网企业与用户交互的直接界面，因此整个用电环节未来发展趋势是实现用户用电的交互实时化，实现用户智能家居，完成用户用电“用的清楚，使得明白”。
在用电环节，利用5G大连接特性，可以将实时采集用户用电信息，将用户用电信息收集粒度由每天降低到15分钟，甚至更低粒度，这样就能够知道用户什么时间用电多，什么时候用电少，未来还能知道家里电器用电信息等，这样就能根据不同时间实现动态实时电价，同时通过5G还能与用户的实时互动，提供更多的用电扩展服务。
用一句话来形容5G与电网的融合，那就是“5G好像催化剂，在加速电网各种业务的转变，积小成大，未来的电网将更会变得更加智能，更加绿色”。
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作者：少语
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