5G通信與泛在電力物聯網的融合:應用分析與研究展望

摘要：就目前而言，社會經濟的不斷進步推動了科學技術的快速穩定發展，從而促使分布式能源接入、配電自動化、用戶雙向互動等業務的快速發展，在提高人們生活水平和生活質量的同時也擴大了各類電網設備、電力終端通訊需求的規模和使用數量。因此，只有在建立電力物聯網過程當中有效融入最新的5G通訊技術，這樣才能促使電力企業向著信息化和智能化的方向進行發展。本文主要具體闡述5G通訊與泛在電力物聯網融合過程當中的價值與展望，就如何進行有效的融合提出了具體的對策，旨在為社會經濟的健康穩定發展奠定良好的基礎。

關鍵詞：5G通信;泛在電力物聯網;融合;應用;展望

1引言

近幾年來，科學技術的不斷進步推動了電力行業的健康快速發展，提高了電力行業在泛在電力物聯網方面的建設力度。同時，隨著5G通訊技術的不斷研發和逐步推廣使用，5G通信技術也在泛在電力物聯網通信工作當中得到了廣泛的應用并實現了良好的效果，不僅能夠滿足當代電力系統的通訊需求，還提高了電力系統的智能化與先進化。因此，對于各個電力企業而言，其在建設在泛電力物聯網系統過程當中要有效融入5G通訊技術，這樣才能提高其對整個電力系統的控制力度，對電力系統的運行狀況進行實時的監督，從而才能推動泛在電力物聯網行業技術的健康快速發展。

2 5G通信特點

對于5G通信技術而言，其主要是指第五代移動通信技術。相比于傳統的通信技術而言，5G通訊技術信號數據的傳播速率更快、性能更強，同時也能夠滿足群眾多樣化的使用需求。此外，5G通信技術存在成本低、可靠、時延低等特點，是一個開放性的技術架構模式。在5G通信技術發展過程當中，其在電力領域也得到了廣闊的發展，存在較多的應用場景和發展前景。對于5G通訊技術在電力領域的應用場景而言，其主要分為以下四個特點：第一，小的連接技術。第二，可靠技術時延高。第三，整體技術覆蓋率廣。第四，相比傳統的移動通信技術存在更多的信息傳輸與儲存容量。

3萬物互聯

就目前而言，幾乎全國所有區域都已經覆蓋了電力網絡，同時，所有的電力網絡末端都連接著成千上萬的用電設備。因此，只有采用信息互聯的方式，將電力相關設備與實物進行相互連接，這樣才能在全國范圍內建立完整泛在電力物聯網，從而才能推動電力系統的健康可持續發展。此外，采用互聯方式將所有家用電器進行連接，不僅能夠促使家庭家居向著智能化的方向進行轉型，還能提高家庭生活的協調性，提高區域集群供電的智能化。對于萬物互聯而言，其使用范圍較廣，在多個行業領域發展內都得到了廣泛的應用。比如：將全國范圍內的所有配電裝置進行互聯，能夠對所有電力系統的運行狀態進行實時的監控，分析其是否處于健康安全的運行狀態，這樣就能提高用電戰略的科學性和合理性，確保整個配電系統能夠安全可靠的運行。

對于輸電網層面而言，其主要是由不同輸變電設備構成的。當下，絕大部分輸變電設備主要是利用光纖來進行信息互聯，然而，在配電網層面采用信息互聯技術還存在一定的問題，受技術層次的阻礙，這就無法擴大配電網信息互聯的范圍。此外，就目前而言，對傳統的電器物理連接模式，其存在連接質量低、受到外界環境因素的影響較多、無法保證信息連接質量等缺點。因此，在電氣信息互聯過程中，要有效融入5G通信技術，這樣才能加強配電網層面上不同電力設備的連接穩定性，有效發揮配電網絡的輸變電功能，從而就能實現萬物互聯的目的。

4 5G通信與泛在電力物聯網的融合應用分析

4.1 泛在電力物聯網高清視頻與圖像實時監控

對于5g通信技術而言，其存在速率高、寬帶特性高，能夠快速、便捷傳輸高清視頻和圖像、遠程無線傳輸等優點，因而被廣泛地應用在電力系統視頻圖像監控場景過程當中，從而達到提高監控效率、降低資金成本投入的目的。目前，5G通信技術能夠為泛在電力物聯網帶來的改革創新主要分為以下三個方面：第一，利用5G通信技術的高寬帶特性，不僅能夠傳輸較大容量的文件，還能提高圖像視頻的清晰度。第二，對于傳統的電力監控技術而言，其主要是采集電力運行的實時狀況，然后相關技術人員對電力系統進行事后分析。那么，利用5G通訊技術的高速和低延時性的特點能夠實現實時監控電力系統運行狀況的目的。第三，在電力系統監控中心，隨著科學技術的不斷進步，機械已經逐漸代替人工對電力系統進行分析，那么利用5G技術能夠傳輸高清的視頻圖像為機器提供學習樣本，提高機器判斷電力系統運行狀況的自動化能力。比如，對于傳統的監控方式而言，其主要是采用無人機巡檢和配電房視頻監控的方式。在利用無人機巡檢方式時，主要是利用無人機對電力系統的運行進行錄像，只有當無人機返回之后，技術人員才能觀看視頻并對電力系統進行分析，這樣就無法實現在線實時的監測目的，降低了故障處理的時效性，同時也不適于場景環境較為復雜的電力系統運行環境。如果在無人機巡檢過程當中融入5G通訊技術，那么在無人機巡檢的同時，就可以將高清的圖像與視頻實時地通過5G線路傳輸到監控中心，那么技術人員就能對電力線路進行分析和檢查，一旦出現問題就能及時制定相對應的解決措施。對于配電房視頻監控方式而言，其主要是利用有線網絡將圖像進行回傳，需要在電力系統和監控室之間鋪設光纖網線。然而，利用5G移動通信技術能夠降低網線鋪設的成本，在偏遠地區和復雜地質地區的配電房也同樣適用。對于電力系統而言，其主要是由成千上萬個電力設備組成，那么電力設備之間需要戶與戶、小區與小區之間進行信息聯通協調和智能集群用電，那么使用5g移動通訊技術能夠對設備的運行狀態進行實時的監督，從而為人們日常的用電安全提供保障。雖然傳統的電力系統安裝了較多的電力傳感器，但由于通訊技術不成熟，那么也會出現電力數據丟失的現象。然而，發揮5G移動通信技術信息傳輸速率較高的優勢，就能夠為用電信息采集和分析工作提供良好的便利。

4.2 分布式饋線繼電保護

對于饋線繼電保護而言，其主要是配電自動化系統與電力系統安穩控制過程當中十分重要也是關鍵的一個環節。由于配電網中會接入更多的分布式能源，那么只有采用分布式饋線自動化系統才能提高配電網運行的安全性與可靠性。對于傳統的集中式安穩控制系統而言，其需要切整條饋線，那么就會造成大量與故障無關的負荷線被切現象，從而就無法保障供電的可靠性。對于分布式饋線保護系統而言，其主要是通過智能化變電站來進行通訊信息的相互交換，不僅能夠準確定位故障發生的位置，還能將發生故障的電力區域進行隔離。此外，分布式饋線繼電保護系統一般會采用超低延時的通信網絡技術，來支撐大量子站之間的相互通信，這樣就能在電力系統發生故障時迅速將故障區域進行隔離，為系統的安全提供保障，降低電能的損耗量。如果通信網絡的延時小于十毫秒，當電力運行系統出現故障，饋線繼電保護系統可以在100毫秒內將故障區域進行隔離。就目前而言，分布式饋線繼電保護系統主要是利用光纖進行連接，隨著5G通信技術的不斷研發，采用5G通信系統代替光纖能夠將延時降低至一毫秒，這樣就能提高繼電保護系統的反應速度，擴大分布式饋線系統的應用范圍，同時也能對特殊區域實施監控，降低資金成本投入。

5展望

對于電力仿真而言，其是重要的電力系統分析手段，主要的功能是判斷電力系統是否處于健康的運行狀態，電力系統的運行方案是否存在不安全、不可靠的風險構造。就目前而言，國內在針對電力系統仿真研發方面主要開發了PSCAD等多元化的電力系統仿真軟件。然而，在通信領域，電力系統在規劃和運行之前需要對其仿真運行進行分析，那么相關通信企業就研發出了OPNET等通訊系統運行仿真分析軟件，以此來提高通信系統運行的安全性與可靠性。對于泛在電力物聯網而言，其在未來發展過程當中必然會導致電力網絡與通信網絡進行更深層次的系統耦合，那么在對整個泛在電力物聯網分析過程當中，必須將5G通信技術與電力網進行有效的融合，這樣才能對電力物聯網系統的運行狀態進行仿真實驗。因此，要逐漸開發最新的聯合仿真方法與仿真軟件系統，通過仿真才能準確了解5G通信網與電力網之間存在的影響與聯系。對于5G通訊系統而言，雖然其單位功耗較低，但是未來使用5G通訊系統的用戶數量會逐漸增多，那么也會增加5G通訊量，從而也會增加5G通訊系統的功耗。此外，在泛在電力物聯網建設過程中，還需要建設不同型號的5G通訊基站，這樣才能為電力系統的正常運作提供保障，提高通信網絡與電力網絡之間的能量交換效率，實現供需互動的效果，提高5G通信網與電力網之間聯合電力流的控制力度和規范性。

6結束語

綜上所述，近幾年來，科學技術的不斷研發為國家電力系統開發提供了更多的機遇，加快了泛在電力物聯網建設的速度。同時，行業內的技術人員將5G通訊技術與泛在電力互聯網進行有效的融合，充分發揮5G通訊技術的優勢，提高了電力系統運行的安全性與可靠性，促使電網系統向著智能化的方向進行轉變，不僅能夠推動電力行業的穩定發展，還能創造更多的經濟社會價值。

參考文獻

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作者簡介：劉鵬（1977—），男，漢族，四川彭州人，大學本科，工程師，主要從事變電運維管理工作。

國網四川省電力公司彭州市供電分公司，四川彭州?611930