通信世界网消息（CWW）2022年9月，山东联通助力国网山东电力建成全国首个“省域广域5G行业专网”，全省16地市全覆盖，签约金额6000万元。通过5G专网建设，助力建设以新能源为主体的“新型电力系统“，实现无人化、数字化等多个提升。国网山东省电力公司预计三年内投入超10亿元，完成30万级终端接入，将实现5G技术在电力领域的规模化应用。有效推动5G在“芯片研发、模组制造、应用推广” 等领域的发展，项目的实施也标志着山东省在加速5G与工业融合方面走在了全国最前列。
行业需求及痛点
光伏、风电等分布式能源具有随机性、波动性，海量数据无法实时感知，导致消纳能力不足；山东作为新能源大省，新能源以及新型用电设备数量多、分布广，光纤专网成本高，难以实现全覆盖和全省组网；新型电力系统业务涉及发、输、变、配、用等全环节，各业务对通信性能和网络安全的要求存在差异。
1、总体建设方案
1.1 项目整体方案
建设5G/4G融合专网，实现山东省16地市全覆盖，UPF下沉至各地市电力机房进行数据本地分流，网络切片实现不同业务之间的安全隔离与SLA保障，携手山东电力打造电力5G业务管理平台，部署5G+应用若干，分布式光伏、配电自动化等多项电力核心业务均已上线。
图1、电力5G专网总体规划方案
1.2 组网架构
山东电力生产控制大区是对电力生产环节进行控制监管的信息区域，属于电网核心;一期涉及全省电厂、分布式光伏站生产数据采集点位，共计700个左右站点，实现远程生产数据采集、监控场景应用。采用5G独享专网模式，下沉部署专用的AMF、SMF和UPF，直连接入企业内网。
管理信息大区是指用于电力企业内部数据和信息管理的系统区域;一期主要需求视频传输、数据采集等辅助生产 类，对网络带宽要求高，三年内将达到30万级终端接入。采用5G混合专网模式，下沉部署专用的UPF，直连接入企业内网。
互联网大区负责管理新能源充电桩TCU等业务。采用5G虚拟专网模式，使用大网公用的UPF，通过专线接入企业内网。
图2、山东电力三个业务大区整体网络架构
图3、5G切片管理系统组网示意图
1.3 应用场景
1.3.1 基于5G的输电无人机巡检：
创新融合“5G+北斗+人工智能”。5G网联无人机搭载5G通信、定位导航、AI智能识别等功能，实现了巡检任务自动化、巡检过程智能化、自动续航和服务网络优化等功能，5G低时延、大带宽的特性，为高清视频回传及远程控制提供了通信基础，结合人工智能、高精度导航定位等功能，提升无人机巡检智能化水平，能够实现无人机巡检实时在线诊断，提高设备缺陷识别率，减少业务重复操作，提高巡检效率。实现人机协同的输电线路自主巡检，降低巡检成本，保障巡检安全。5G无人机巡检的应用，节省每站每年184人/小时的人工投入。
图4、无人机对“京沪高铁”大动脉输电线路设施进行雪后巡检
2.3.2 基于5G的配电自动化：
通过部署电力专用UPF，建立电力生产控制大区端到端切片，实现业务安全隔离，降低通信时延，实现故障区间毫秒级快速判断，提高对配电网的运行管理水平及供电可靠性。分布式配电自动化将原来主站的处理逻辑分布式下沉到智能分布式馈线自动化终端，通过各终端间的对等通信，实现智能判断、分析、故障定位、故障隔离以及非故障区域供电恢复等操作，从而实现故障处理过程的全自动进行，最大可能地减少故障停电时间和范围，使配网故障处理时间从分钟级提高到毫秒级，提升配电网供电可靠性至99.996%，每条配电线路每年减少停电经济损失68万元。
图5、FTU、DTU和故障指示器
1.3.3 基于5G的输电线路可视化：
基于5G的输电线路可视化系统，采用5G通信方式汇聚、回传线路状态信息，支撑输电通道的全景监视，实现对输电线路大型机械与山火浓烟等外部事件智能化识别，规范现场作业要求，可实现对输电架空线路的可视化全覆盖，对输电线路开展实时监控、巡视。智能化分析模块可以及时告警输电设备各类异常情况，指导前方工作人员精确定位异常地点，工作人员以最短的时间处理和管控设备缺陷、隐患，实现高效率、高质量的输电线路智能化运维管理模式。降低线路跳闸故障甚至人员伤亡事故率超90%。
图6、输电线路可视化
2、项目价值
本项目完全体现了5G行业专网在电力系统中发电、输电、变电、配电和用电等全环节的多个场景的作用，解决了“新型电力系统”的灵活调控、新能源消纳、源网荷储互动等关键问题。作为2021年启动的全国最大的5G应用项目，促进了5G网络与电力系统的深度融合，成为我国5G行业规模化应用的标杆示范。
（1）组网成本效益人工效率提升：涵盖电力“发、输、变、配、用电”的各环，节省光缆建设及组网成本数亿元；
（2）人工效率提升：5G+机器人/无人机实现了巡检自动化和智能化，节约人工成本数千万元；
（3）安全效益：5G+线路可视化降低线路跳闸故障甚至人员伤亡事故率超90%；
（4）成果输出：在中国信通院指导下，共同开展电力5G外场测试，打造能源领域5G技术及标准的验证平台，输出《电力5G安全总体技术要求》、《面向电力行业的5G虚拟专网外场技术测试规范》等行业标准；
（5）标杆效应：本项目的成功实施不但有力保障多项关键电力业务在5G专网安全稳定运行，并成功验证5G专用网络优越的切片能力和灵活化的可定制网络能力，引领我国5G建设走向世界最前沿。
