5G技术在电力系统中的研究与应用

5G 技术在电力系统中的研究与应用

孟德伟

锡林郭勒电业局 内蒙古锡林浩特市 026000

【摘要】随着我国当今5G时代的到来，在电力物联网建设背景的基础上，逐渐将5G技术应用在电力系统中，通过业务控制测试，结果证明5G技术具有低时延、低功耗的特性，为电力系统提供技术支持。目前，电力系统与5G技术的融合，已经成为当下重要研究课题之一。

窗体底端

【关键词】  5G时代 ； 物联网 ； 电力系统

1引言

5G是4G之后新一代移动通信系统，预计2020年投入商用。2017年3月5日的《政府工作报告》把5G列为国家未来加快培育壮大的新兴产业之一。5G有着超高传输速率、超大容量带宽、海量连接数和低延时低功耗等优点。5G也将与物联网深度融合，为新一轮通信技术的创新和产业革命提供动力。物联网的概念正逐步为人们所知，其应用也渐渐渗透到人们的生活当中。可穿戴设备、智能家居、智慧城市等都在物联网技术发展的带动下成为热门行业。物联网的发展也为电力系统向坚强智能电网发展提供了一个绝好契机：物联网强调的“物物互联”正是坚强智能电网建设必不可少的技术保障。本文在介绍电力系统向坚强智能电网发展的基础上，初步讨论了即将到来的5G时代背景下物联网技术的应用前景。

一、第五代通讯技术简介
  为了提高数据传输速率，减少传输延时，能连接更多的设备拥有更大的系统容纳能力，无线通信学科开发了先进的5G即第五代通讯技术。5G技术的发展主要是移动通讯技术及其相关学科的研发取得了重大进展，入网的移动设备增速逐日提高，同时越来越多的软件公司或者个人加入到以APP应用为代表的新的服务或者是新的应用开发大潮中来。在强大的市场需求和既有的现有技术条件下5G技术的发展也就是顺理成章的事情。5G网络与前几代的网络同样属于蜂窝网络结构，每一个蜂窝内都布局有相当数量的室分天线，以保证5G网络能够覆盖到蜂窝内的所有区域，室分天线传输的数据通过收发机转换后，由光纤将信号传输至基站，也就是通俗讲的铁塔。第五代通讯技术的传输速率可高达10Gb/s，网络传输延时不到1毫秒，这为物联网中的智能仪器仪表的数据采集和传输提供了优越的基础条件，同时也为各种高清视频数据的实时传输提供了条件。

二、5G通信特点
  5G是指第5代移动通信技术，其核心是提高性能和满足多样化的要求，主要特点是成本低、可靠、时延低和具有开放的技术架构。5G技术在电力领域中具有广阔的应用场景和发展前景，应用场景主要有以下4个特点：：（1）超高传输速率和超大容量带宽。物联网具有大量移动终端和智能设备，移动数据流量以百千倍的速度飙升，5G能够满足巨大的流量需求。（2）海量连接数。4G与50亿物品相连，而5G的连接数可以达到1000亿。（3）低延时低功耗的点对点传输。物联网业务将沿着个性化发展，不仅要求信息实时交互，更要求网络具有专门性、适应性。（4）智能的网络管理，高效的频谱利用。提升频谱利用效率不仅可以降低能源损耗，而且可以降低终端成本，大大提升了物联网的效率。   

物联网的发展有两个重要条件：（1）完整的网络体系和通信协议；（2）高度的安全性。5G时代的到来，使“万物互联”成为可能。信息要高速可靠地传输，就要求物联网具有更成熟的传感器技术、更准确的识别能力以及更快速的数据处理能力。物联网与5G的融合能够让物联网真正迎来井喷式发展。

三、5G技术在电力系统中的具体应用
（一）可再生能源
  传统的供电模式主要通过水电站或热电站进行工作，满足人民群众的用电需求，在全球日益变暖的背景下，加快了可再生能源的发展进程，发电站逐渐应用风能、太阳能等可再生能源，促进用电模式向多元化发展，为电网管理与运行带来新的机遇与挑战，主要包括两个方面，一方面可再生能源具有随机性与间歇性的特点，为电网的运行控制与功率平衡增加了难度。另一方面分布式能源的渗透，使配电网的网络发生了改变，从单向流动的无源网络，逐渐转变为双向流动的有源网络。从本质上讲，可再生能源发电属于新型的能源供应方式，主要建立在用户端的基础上，不但可以独立运行，而且可以并网运行，将用户的定位变成了发电方与用电方，呈现出双向流动的电流，可以随时进行动态变化，目前，需要创新配电网的通信系统与监控系统，实现分布式电源的控制与监督，提高配电网的运行效率，使其具有一定灵活性与可靠性[2]。
（二）智能电网
   通信网络具有集成性与高速性，智能电网在此基础上，使用先进的设备、测量技术、传感技术、控制方法等，为电力系统提供技术支持，实现电网的现代化与智能化。从目前的发展趋势上看，电网业务将朝超低时延性与多样性方向发展，对网络的功能具有较高要求，需要具有功能灵活、相互隔离的特性，建立高效、实时、安全的通信网络，为电网智能化提供支持与保障。通过5G技术，可以实现智能自动化配网，进行综合信息管理，其中包括现代化设备与管理、计算机技术、控制技术、数据传输等，提高电能质量与供电可靠性，为用户提供优质的服务，不但可以减少工作人员的劳动强度，而且可以减少电网的运行费用。在电力系统中，主要通过传输数据业务，实现通信系统的自动化，要求供电区域可以保证持续供电，最大化缩短事故隔离时间，直至达到毫秒级，提高工作人员的处理能力，确保为人民群众提供不停电服务，实现集中式配电自动化。

  此外，5G技术可以精准控制系统与用电负荷，对用电负荷的大小进行跟踪检测，一旦超过设定的定值时，可以先报警处理，跳闸后切断负荷。在生产企业内部精准控制对象，智能判断各终端间的对等通信，对出现的故障进行分析与处理，恢复供电区的供电，减少停电时间，满足用户的应急处置需求，降低社会影响。使用5G技术，将会优先切除可中断的负荷，尽量减少对用户的影响，例如，在工厂内部非连续生产的电源和电动汽车充电桩等方面，可以确保其稳定生产。
（三）电网安全防护
   5G技术可以充分融合互联网和智能电网，实现智能防御、精准防护、可视可信、可管可控的电网安全防御体系。首先，智能防御主要通过人工智能和大数据等先进技术，进行智能预防，提高预警、处置、防御、检测等能力，构建高效响应、协同联动、态势感知的智能防御管理体系。其次，精准防护，根据经营管理的优势，结合配、变、调、输、发等业务特点，在物联网与大数据的基础上，应用5G技术优化防护体系，实现业务精准化、差异化防护。再次，可视可信，通过人工智能、物联网等先进技术，提高智能可信水平和态势感知能力，建设信息安全基础设施，集终端、主机、网络、应用为一体。最后，可管可控，建立内控治理体系和网络安全体系，贯彻落实网络安全职责，确保内控治理与安全管理，以及各个环节可管可控。

结束语
  综上所述，随着时代的发展，我国综合实力与社会经济水平的提高，在很大程度上提高了电力系统的进步，而为了进一步的促进电力系统的发展，提出5G技术将结合泛在电力物联网的建设在智能配电网中的智能仪表尤其是智能电能仪表和状态监测仪表中得到大量应用，在配电网的状态检测数据传输中得到大量应用，在借助于5G技术开发的手持式智能终端将在智能配电网运行管理中得到应用。在智能电网的控制中尤其是故障自动诊断自动处理以及配电网动态优化中得到大量应用。
  参考文献：
  [1]刘伟，孙萍.5G时代物联网技术在电力系统中的采用[J].数字通信世界，2019（04）：207+232.
  [2]施禹.试论5G时代物联网技术在电力系统中的应用[J].中国新通信，2018，20（16）：163.

[3]孙柏林.5G技术在电力系统的应用[J].电气时代,2019(12):30-34.

窗体底端