基于5G智能電網通信支撐平臺設計

羅蕾

摘 要：目前我國科技水平和信息技術發展十分快速，5G信息也在高速發展。5G的通信技術得到了廣泛的使用，并且體現出了其多樣性，該技術被逐漸應用于電力通信的系統之中，并且擁有了一定的優勢，能夠滿足當前大多數通信傳輸的需求。幫助網絡的運營商依照實際的動態業務流量實時性地調整通信資源，進而降低了通信系統的能量消耗。因此在其實際的應用之中更需要對其規范性和安全性給予重視，只有將其規范且安全地應用于電力通信的系統之中才能夠確保該系統獲得更好的運行。

關鍵詞：5G;電力通信系統;優勢;應用方案

引言

為了提升電力通信系統應用實效性，應有效融合5G移動通信技術方案，發揮5G技術優勢，針對電力通信系統存在的問題和優化目標落實相應的技術控制方案，確保電力物聯網、電力專網等應用效果符合預期，同時應關注5G在電力通信系統應用中存在的問題，從而促進電力通信系統的全面發展。

一、5G通信技術概述

5G的通信技術指的是移動通信技術的第五代，該技術以過往的數據網絡為基礎，比以往的通信技術具有更多的優勢。在該技術的設計之中，通過把“軟”配置的重要設計納入通信技術之中。5G的通信技術通常具備以下三種特點。第一，其具備較長的數據流量。5G能夠吞吐的流量相較于其他網絡來說更大，即便網絡非常繁忙的情況之下也可以高達100Gbit/s。第二，其聯網的設備在不斷擴大。在當前的建設背景之下，能夠實現在每平方千米之內建設100萬臺的巨大規模。第三，其峰值的速率能夠不斷增加。該技術的峰值速率相較于其他網絡而言獲得了非常明顯的提升，一般每秒都可以實現10Gbit以上。

二、5G特性

根據國際電信聯盟（ITU）對5G三大類應用場景的定義及技術要求，5G新特性可以歸納為以下幾點：第一，高速率（enhancedMobileBroadband，eMBB）。5G可以工作在6GHz以下的分米波以及28GHz以上的毫米波，更大的帶寬能帶來更大的通信速率;同時，5G通過對幀結構、雙工、波形、調制編碼、天線、協議等基礎技術模塊的優化及重新設計，能實現更高的頻譜效率。通過這些技術，5G能提供數十Gbps的峰值速率及0.1～1Gbps的用戶體驗速率，是4G的10倍以上。第二，低功耗、大連接（massiveMachineTypeCommuni-cation，mMTC）。傳統4G網絡主要面向個人用戶，連接的終端數量有限。5G不僅面向個人用戶，還要連接海量設備，包括家用電器，智能穿戴產品，各類工業傳感器等等。為了滿足物聯網應用場景，5G針對物聯網業務小數據包、低功耗、突發性的特點進行了專門設計，3GPP將在5G標準Release-17（R17）版本（計劃于2022年6月發布）重點研究差異化物聯網應用，使得5G具備每平方公里接入100萬設備的連接能力，滿足物聯網通信需求。

三、5G在電力通信系統中的應用方案

3.1MIMO技術

該技術同時也被稱作多輸入和多輸出的技術，其工作原理是通過多個天線進而完成電波傳輸工作，MIMO技術是5G通信技術的核心，其需要聯動的天線數量較多，一般在幾十到幾百之間，通過大量的天線聯動使波束完成定向的傳輸工作。該技術能夠大力支持高頻電波的應用。在一般的情況之下，5G通信技術所運用的電波頻率比一般通信技術的頻率更高，其傳輸的距離相對較短，而MIMO技術的大規模應用能夠將電磁波進行定向的發送，節約較高頻率的信號傳輸至移動的終端之間的能量消耗，對其傳輸距離較短的缺陷有所彌補。MIMO技術應用于電力通信系統之中擁有較為關鍵的作用，但其本身也有缺陷存在。該技術最主要的缺陷就是其衍射的難度比較大，難以達到建筑物的背面，非常容易形成網絡的盲區，對其通信的覆蓋有一定的影響，但是該缺陷能夠利用設置較多基站的措施改善，對其進行克服，在最大限度上避免信號的盲區。

3.2電力物聯網應用

在信息技術全面發展的時代背景下，5G作為數據回傳通道，可以承載輸電、變電、配電各個環節各種類型的數據回傳，且能提供更加廣泛的連接。對于一些控制器的遠程操控，對時延要求高，也可以通過5G承載控制信號，利用5G超低時延的網絡特性。一方面，5G技術憑借網絡容量和兼容性較好的特質，能建立更加系統的物聯應用框架，同時，技術的能耗較低，保證了物聯網的應用范圍，也有效減少了網絡建設成本。另一方面，5G技術能保證物聯網體系實現全場景處理，并且配合虛擬化的數據網絡打造更加高效和科學的物聯體系。例如，“泛在電力物聯網”的實現，將用戶、電網企業、發電企業、供應商和社會服務聯系在一起，實現共享數據，能實現精準負荷控制、配電自動化、配網狀態監測等應用場景。

3.3智能電網運營管控

智能電網的建設需要借助雙向通信以及高速運轉的結構體系，才能夠實現安全穩定運行過程。在這一過程中，傳感技術以及測量技術等在協同控制的作用下，可進一步保障電網運行安全。與常規電網建設系統不同，智能電網嵌入了大量先進傳感設備，在一定程度上可實現對電網運行過程的智能化管控。其中，為進一步增強智能電網運行可靠性與安全性，研究人員需要對電力通信技術運行應用問題予以高度重視。從客觀角度上來講，唯有通信質量達到相應標準，才能夠確保電網數據自動采集以及自動分析功能得以順利實現。結合當前通信技術與智能化運營管理深度結合的背景下，多數智能電網嵌入使用SCD可視化技術，可實現對變電站二次回路的全天候監控管理。如果變電站二次回路及其相關設備在運行過程中出現故障問題，該項技術可將相關故障信息以圖形或者圖像形式展現給管理人員。這樣一來，管理人員可及時對當前電網系統運行異常問題進行故障排除，增強電網運行的安全性與可靠性。

四、結語

總而言之，5G通信技術在電力通信系統中的應用是順應時代發展趨勢的必然選擇，在實際工作中應從5G技術應用優勢出發，能夠利用其高可靠、低延時、穩定能力強的優勢、打造更加貼合市場需求的應用方案，促進電力通信系統可持續健康發展，為我國智能電網建設帶來例如經濟收益等諸多好處。

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