5G技術在配電網中的應用展望

吳麗莎 羅濤 王淋漓 李超 江俊寶

摘 要：5G技術以其高數據傳輸率和低傳輸延時的良好特性，與泛在電力物聯網的建設一起在智能配電網中需要高速低延時的領域將得到極大的應用。在智能配電網中有很多的檢測點，這些點上所裝的儀表都將大面積采用基于5G技術研發的智能儀表。在狀態檢測系統中應用5G技術可以高效快捷的將狀態監測數據傳輸回云服務器，在配電網運行管理和智能配電網的控制中5G都以其良好的傳輸能力得到大量的應用機會。5G技術與泛在電力物聯網一起將更好的推動智能配電網的建設，同時在智能配電網中5G技術以及以5G技術為基礎開發的檢測執行傳輸元件和設備也將得到更廣闊的應用。

關鍵詞：5G;泛在電力物聯網;智能配電網

1 第五代通訊技術簡介

為了提高數據傳輸速率，減少傳輸延時，能連接更多的設備擁有更大的系統容納能力，無線通信學科開發了先進的5G即第五代通訊技術。5G技術的發展主要是移動通訊技術及其相關學科的研發取得了重大進展，入網的移動設備增速逐日提高，同時越來越多的軟件公司或者個人加入到以APP應用為代表的新的服務或者是新的應用開發大潮中來。在強大的市場需求和既有的現有技術條件下5G技術的發展也就是順理成章的事情。5G網絡與前幾代的網絡同樣屬于蜂窩網絡結構，每一個蜂窩內都布局有相當數量的室分天線，以保證5G網絡能夠覆蓋到蜂窩內的所有區域，室分天線傳輸的數據通過收發機轉換后，由光纖將信號傳輸至基站，也就是通俗講的鐵塔。第五代通訊技術的傳輸速率可高達10Gb/s，網絡傳輸延時不到1毫秒，這為物聯網中的智能儀器儀表的數據采集和傳輸提供了優越的基礎條件，同時也為各種高清視頻數據的實時傳輸提供了條件。

2 新型配電網簡介

隨著電網新的兩網戰略的提出，堅強智能電網和泛在電力物聯網的建設將會加快建設步伐。配電網絡也將會朝著智能化的方向不斷發展進步，智能電網的建設也將對配電網的運行安全性、可靠性和經濟性提出更高的要求。而泛在電力物聯網的建設貫穿于電力系統的各個環節，對智能配電網的各個供儲環節進行全方位的狀態檢測和控制。這都需要大量的檢測和傳感元件實時檢測配電網的運行狀態信息，并及時傳輸至云服務器，服務器發出的控制信號在智能配電網落的各個應用環節都應該得到及時快速的執行。

3 5G技術在配電網中的應用展望

3.1 無線智能儀表的應用

隨著泛在電力物聯網的建設，大量的智能儀表將會被應用到配電網中的各個環節，5G技術儀器高傳輸速率和低延時完全滿足了儀表檢測對延時的要求，同時其高傳輸效率可將智能儀表所采集到的數據實時準確的傳輸到云服務器。智能電能儀表以其應用點多，且可以很好很容易的接入5G網絡，同時5G智能電能儀表的應用也將大大提高電能抄核收工的準確度，為降低統計帶來的線路損耗提供技術支持。由于5G智能儀表所采集和傳輸回來的用戶數據準確度更高，時效性更強，在分析用戶用能習慣方面所得出的結果更加準確這也為優化能源調度以及優化負荷預測提供了基礎。

對于有些偏遠的配電臺區，或者是安裝有線網絡不方便的地方，安裝無線智能儀表將是一個很好的選擇。在配電網中有些配電臺區的狀態監測儀表改用5G智能儀表不僅可以降低儀表功耗延長儀表使用壽命，同時還可以省下很多儀表有線數據采集所需敷設的電纜光纖和相應轉接設備費用以及建設施工的工程費，大大節約泛在電力物聯網的建設成本。

3.2 狀態檢測系統中的應用

智能配電網的運行狀態監測是泛在電力物聯網的重要任務之一。為完成狀態監測任務大量的智能儀表應用后，一些狀態監測數據的傳輸給泛在電力物聯網數據傳輸層提出了新的課題。在智能配電網所在區域內如果5G蜂窩建設比較完善，則在傳輸層面可單獨建設一個智能配電網專用室分天線陣列，使用單獨的收發器與基站通過光纖傳輸數據。部分利用有線網絡連接的智能傳感器可在分布式IO采集站將數據匯總后和5G網絡收發器的數據一起通過光纖傳輸至基站。利用覆蓋廣安全可靠，運行高效的通訊網絡快速傳輸數據，這可節省一大筆泛在電力物聯網的傳輸層建設費用。利用5G技術解決傳輸層的數據傳輸問題還可以加快泛在電力物聯網的布局速度以及降低運營成本。

3.3 在智能配電網運行管理中的應用

在配電網的運行點檢管理中，利用5G技術開發的手持式智能終端，不僅可以傳輸點檢人員的點檢狀態數據，還可以隨時傳輸智能配電網的檢修搶修信息，在點檢、搶修檢修過程中所產生的視頻音頻信息也可以實時保存至云平臺為設備的履歷管理提供技術支持，在設備動態管理過程中當點檢人員發現異常信息而不知道該如何處理更好的時候，可以通過手持式智能終端邀請自己的領導或者單位內部的相關專家一起開網真遠程會議，針對設備的異常進行診斷以及遠程實時指導。基于5G開發的手持式智能終端由于其專用性其對通訊數據的加密，良好的保證了信息不被泄露，不至于造成一些不必要的不良后果。

3.4 在配電網控制中的應用

當配電網出現故障的時候，現場故障指示器會將故障信息傳輸至云服務器，云服務器中的設備故障診斷算法根據故障指示器信號以及配電網的狀態監測數據，運算結果會實時的下發切除故障部位的指令，當指令發出后借助于5G網絡的高速傳輸和低延時特性可以將指令執行的時間大幅度的縮短從而減少事故帶來的事故時間，降低事故損失。當配電網絡中出現三相不平衡的時候，現場采集的電壓信號傳輸回云服務器，通過云服務器內的相平衡算法及對負荷預測結果綜合優化后發出動態負荷調整指令。現場智能執行元件通過5G網絡接收到指令的時間也將更快，這也為配電網動態優化提供技術支撐。

4 總結

本文首先簡要介紹5G即第五代通訊技術和智能配電網。基于5G技術高數據傳輸率以及極低的延時特性，提出5G技術將結合泛在電力物聯網的建設在智能配電網中的智能儀表尤其是智能電能儀表和狀態監測儀表中得到大量應用，在配電網的狀態檢測數據傳輸中得到大量應用，在借助于5G技術開發的手持式智能終端將在智能配電網運行管理中得到應用。在智能電網的控制中尤其是故障自動診斷自動處理以及配電網動態優化中得到大量應用。

參考文獻：

[1]童輝.5G新空口設計：如何從LTE拓展與創新，以及對未來技術發展趨勢的展望[J/OL].電信科學：1-14[2019-07-18].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2103.tn.20190709.1054.002.html.