5G通信技術在泛在電力物聯網的應用

馮瑞 田方

摘要：近幾年來，由于科技持續進步，推動了電力行業的健康快速發展。5G通信技術也被廣泛應用于泛在電力物聯網通信，并取得了良好效果。既滿足了現代電力系統的通信需求，又提高了電力系統的智能化水平。各電力公司都需要將5G通信技術有效地集成到泛在電力物聯網系統的建設中，以提高整個電力系統的控制水平，實時監控電網運行狀態。

關鍵詞：5G通信技術;泛在電力物聯網;應用

1導言

雖然5G技術能夠使能中國的泛在電力物聯網，促使許多智能化應用場景得以實現，但技術的革新必定伴隨著更多新的要求和標準，例如，需要更加關注信息安全、知識產權、運營機制、智慧服務等方面的問題。因此，智能電網的建設應加強與外部的合作、研究，接納各種技術和經驗，根據經濟社會的發展狀態不斷進行調整，從而促進國家電力能源產業水平更加科學有效地得到提升。

2 ?5G通信與泛在電力物聯網的基本概述

2.1 ?5G通信技術概述

5G通信技術主要指第五代移動通信技術。相對于傳統通信技術，5G通信技術的信號數據在滿足大眾多樣化需求的同時，還具有較高的傳輸速率和較強的性能。而5G通信技術是一種低成本、高可靠性、低時延的通信技術，是一個開放的技術架構模型。隨著5G通信技術的發展，在電力領域也得到了廣泛的發展，有許多應用場景和發展前景。根據5G通信技術在電力領域的應用場景，分為以下幾大特點：小型連接技術、可靠性技術延時較高，以及整體技術覆蓋率廣。相對于傳統移動通信技術，具有更大的信息傳輸和存儲容量。泛在電力物聯網主要由“平臺”、“網絡”、“感知”三部分組成，通過網絡物理設計的整合，構成專業的物聯網系統。泛網電力物聯網能夠滿足電力行業的發展需求，將泛在電力資源配置和備用情況合理規劃的基礎上，全面提高信息識別效果。這一階段，泛在電力物聯網主要得益于我國信息網絡技術的持續發展和無線技術的應用，從而了解電力網絡的實際分布。利用5G通暢地建設泛在電力物聯網系統。單獨構建后，能夠對大量數據和信息進行精確采集，從而能夠對大量數據和信息進行精確處理。對電力系統的實際運行和控制，要求準確、無誤，信息快速準確地傳遞。

2.2泛在電力物聯網

泛在電力物聯網是在2019年由國家電網在三型兩網建設中提出的，重在強化互聯網企業的能源戰略部署，使整個電網運行更加安全和更高效性。其基本結構可分為：感知層實現智能化終端的標準化統一接入，然后將各種終端采集的數據通過網絡層上傳至由國家電網建設的平臺層，再由處于平臺層的“一體化國網云平臺”將數據進行整合、存儲、分析、安全隱私保護等;網絡層，通過現有的移動通信、互聯網等基礎設施，完成感知層向平臺層的數據傳輸，這個過程需要利用現有的很多通信協議實現;管理層，與傳統泛在電力物聯網相同，該層完成對用戶數據的分析、整合、存儲、隱私保護等工作，是電力物聯網的核心;應用層，作為電力物聯網架構中的用戶接口，應用層通過對平臺層處理后的數據進行再次分析、產生決策，為用戶提供各種特定的服務，即通過平臺層和網絡層對處于感知層的智能化終端實現控制。

3 ?5G通信技術在泛在電力物聯網的應用

3.1分布式饋線繼電保護

在配電自動化系統和電力系統穩定性控制過程中，分布式饋線繼電保護是繼電保護在饋線繼電保護中的一個重要環節。隨著分布式能源越來越多地接入配電網，只有采用分布式饋線自動化系統，才能提高配電網的安全可靠運行。常規的集中穩定控制系統需要切斷整個饋線，切斷與故障無關的負荷線，不能保證電源的可靠性。在分布式饋線保護系統中，通信信息主要通過智能變電站來實現。既能準確地確定故障位置，又能將故障區域進行隔離。分布式饋線繼電保護系統一般采用超低延時通信網絡技術，使多個變電站能夠實現相互通信，在電力系統發生故障時快速地將故障區域隔離，降低安全和電力損耗。

對于電力仿真而言，這是一種重要的電力系統分析方法，其主要功能是判斷電力系統是否在正常運行，以及工作計劃中是否存在風險結構安全不可靠。國內對電力系統模擬的研究和開發主要集中在PSCAD等多種電力系統仿真軟件。在通信系統領域，電力系統在規劃和應用之前，都需要對仿真行為進行分析，以提高通信系統使用的安全性和可靠性，開發了OPNET等應用于OPNET等通信系統的模擬分析軟件。對泛在電力物聯網來說，在未來的發展過程中，網絡與通信網的系統耦合必然會加深，在對泛在物聯網整體的分析過程中，需要5G通信技術和電力網絡相結合進行高效融合，模擬電力物聯網系統運行狀態。這就需要逐步發展最新的協同仿真方法和軟件仿真系統，只有通過仿真，才能正確理解5G通信網與電力網絡之間的聯系。5G通信系統雖然單位能耗較小，但未來使用5G通信系統的用戶將逐漸增加，在泛在電力物聯網的建設中，為保證電力系統的正常運行，提高各通信網絡間的能量交換效率，需要構建各類5G基站。在5G通信網與輸電網之間具有提高電力潮流控制與標準化的作用。

3.2測量與計算

5G通信技術具有萬物互聯的基本功能，可以將海量數據進行在線交互，改善了以往因為上傳速率偏低，傳輸信息內容只可以保留其最基本應用參數的主要工作模式，使我國整個電力系統可以進行多元化的信息數據采集，保證重要信息不會在其傳遞過程中，發生遺漏或是缺失的不良狀況。如：傳統的居家智能電表，只能以小時為信息單位，保留用戶當天用電量的信息。該類記錄方式不但復雜和繁瑣，還使其后續分析工作的難度增大，很難準確讀取其用戶實際的用電值。但是5G通信技術能夠有效解決該類問題，其技術本身通信速率很高，可以達到秒級的用電功率記錄，能將家庭用電設備依照使用類型將能源進行劃分，幫助技術人員能在關數據讀取相時，可以建立更為詳細的電能分布圖， 減少其研究方面的誤差，并為用戶制定更科學的用電計劃。

3.3泛在電力物聯網高分辨率視頻和圖像實時監控

5G通信技術具有高速、高寬帶特性，因此可以快速、方便地使用。該技術實現了高分辨率視頻、圖像傳輸、遠程無線傳輸等功能，在電力系統的視頻圖像監控場景中得到了廣泛的應用，提高了監測效率，降低了資金成本。5G通信技術能給普惠金融帶來的變革和創新物聯網主要分為三個方面：第一，利用5G通信技術的高寬帶特性能發送大容量文件。同時在傳統電力監測技術主要收集電力運行的實時狀態，并對電力系統進行事后分析。第二，利用5G通信的高速低延時特性，實現對電力系統運行狀態的實時監測。第三，在電力系統監測中，隨著機器逐漸取代人工分析，5G技術可發送高分辨率視頻圖像，并為機器提供學習樣本，使得電力系統對設備運行狀態判斷實現自動化。

此外，采用5G移動通信技術可降低網線鋪設費用，適合偏遠、復雜地質地區的配電室。電網主要由成千上萬的電力設備組成，通過5G移動通信技術，可實現家庭、區域社會、區域社會之間的通信協調信息和智能集群電力。為確保人們日常用電的安全，對機器的工作狀態進行監測。常規電力系統安裝的傳感器較多。通信技術不成熟，容易造成電力數據丟失。通過5G移動通信技術高速信息傳輸，非常容易實現耗電量信息的收集與分析。

結束語

總之，隨著科技的不斷研發為國家電網的發展提供了更多的機會，加快了泛在電力物聯網的建設。將 5G 通信技術與泛在電力互聯網有效結合，充分利用5G通信技術的優勢，提高電力系統安全可靠運行，促進電網的發展轉型，能促進電力產業的穩定發展，能創造更大的經濟和社會價值。

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