基于5G的電力通信終端研制及應用研究

蔡慈貴

（廣東省電信規劃設計院有限公司，廣東 廣州 510630）

0 引 言

5G電力通信網絡的技術特性優勢體現在數據傳輸的速度加快，實現了電力網絡覆蓋面積擴大的目標。然而電力通信終端的系統組成方式具有復雜性，因此決定了電力通信終端的系統架構亟待完善。通信終端網絡的設計人員只有在創新終端硬件以及終端軟件運行方式的基礎上，才能確保實現電力通信網絡的良好運行效果，靈活控制網絡數據信息的傳輸處理成本。

1 5G電力通信終端的基本特征

5G電力通信終端的特征就是依靠5G的自動化與智能化通信平臺作為電力通信基礎設備，確保實現平穩與全面傳輸處理電力通信數據的目標。電力通信終端的優化改造工作必須要依賴5G數字化通信手段支撐。現階段的5G電力通信整體網絡架構應當包含系統通信平臺層、人機交互層以及業務處理層等關鍵組成部分，電力通信的5G網絡體系規劃設計人員應當能夠全面致力于電力通信終端的優化改造具體實踐工作，保證達到大連接、低延時與大帶寬的全新電力通信網絡建設成效[1]。同時，電力企業應當正確利用5G的電力通信網絡平臺，全面展現5G大數據的智能化手段推廣運用效果。

目前，面臨配網自動化的全新電網建設目標需求，電力通信網絡的規劃設計人員應當能夠準確認識5G技術手段的價值意義，積極運用5G技術來改造電力通信的網絡運行模式。系統設計人員具體針對于配網差動保護、配網自動化以及其他的關鍵技術手段都要全面引進5G技術實踐領域，明顯提升電力通信網絡終端傳輸數據的運行效果[2]。

5G通信網絡的3大顯著優勢是高速率、低時延以及大容量，5G的網絡大數據應用技術平臺應當融入電力行業發展過程。近些年來，電力通信終端的體系設計模式正在不斷實現轉變，目前已經達到了電力通信系統結構與5G通信手段緊密結合的目標。與原有的電力通信終端組成結構方式進行對比，建立在5G平臺基礎上的電力數據通信數據處理技術更加有益于保證數據傳輸安全，同時還能明顯控制與降低電力通信的網絡實踐運行成本。5G電力通信終端的體系架構如圖1所示。

圖1 5G電力通信終端的網絡系統結構

2 5G電力通信終端的體系架構研發要點

電力通信的5G網絡終端硬件重點應當包含系統授時模塊、主控模塊、系統功能底板（擴展模塊以及主控模塊）、系統端口的安全防護模塊以及系統模組的適配模塊等，按照5G的基本網絡通信傳輸協議來完成實時性的電力通信數據處理與傳遞操作[3]。在此前提下，經由5G平臺技術手段改造以后的電力通信終端體系更加具備了轉發數據、端到端互通、顯示本地傳輸信號、網關管理以及網絡授時等良好運行效果，體現了合理優化電力通信的網絡運行終端的必要性。

電力通信的終端體系架構包含系統平臺層、系統人機交互界面以及系統業務處理層等，其中的人機交互軟件界面具有準確展示目前系統運行參數、終端配置參數、系統程序升級狀態以及電力通信的監測數據結論等作用。5G網絡用戶如果有必要瀏覽現有的系統日志內容，那么必須要經由上述的系統交互界面才能實現。電力通信的網絡終端系統平臺層重點包含日志管理模塊、網絡防火墻模塊、路由功能管理模塊、程序升級的專用模塊、發布系統傳輸操作指令的模塊等。為了實現電力通信網絡中的授時功能，關鍵思路要點就是準確計算現有的終端累積延時數據，然后針對網絡現有的本地時間予以必要的更改修正處理[4]。

針對上述各個系統關鍵組成模塊來講，系統授時模塊的重要作用體現在全面判斷實時性的網絡信號傳輸內容，正確轉化原有的授時數據內容，確保形成體系化與完整性較強的電力標準碼[5]。系統主控模塊針對接入的電力網絡各個終端模塊應當著眼于準確控制，同時還能實現接入電力網絡規約的目標。除此以外，技術人員通過合理改造設計通信防護的專用回路體系，進而達到了電力通信網絡的最佳穩定運行程度標準。即便處于強度較高的電磁干擾空間環境中，端口防護的網絡硬件組成模塊也能保持正常運行。此外對于網絡時鐘的重要系統解析模塊而言，上述的電力網絡通信組成模塊能夠在電磁干擾程度較強的特殊空間中完成相應的傳輸處理操作。網絡設計人員應當正確規劃設計內置性的系統硬件模塊，確保5G網絡可以全面支撐現有的配網差動保護。電力通信的網絡規劃設計人員還要密切關注匹配各項電力通信業務，構建端到端的動態化以及智能化電力通信體系運行實現模式。

電力通信的網絡系統終端還包含業務層，重點針對核心的電力通信業務進行必要的整合處理。通常情況下，平臺業務層都夠全方位地顯示現有的通信網絡類型數據、信號強度數據以及自檢狀態數據，進而有效確保經由LAN網絡的串口通信數據能夠實現完整轉發。現階段的電力通信網絡體系業務傳輸處理層包括了心跳監測、看門狗以及模塊監控的軟件組成部分。上述的專用監控軟件可以為系統操作管理人員準確顯示電力系統運行使用狀態，增強了電力通信終端的安全性和時效性。

3 基于5G的電力通信終端具體運用方式

軟件與硬件的基礎設施共同組成了電力通信系統，目前的電力傳輸網絡通信系統應當得到綜合的性能優化整改，如此才能確保經過優化改造以后的電力通信網絡能夠滿足通信傳輸效率要求。5G的城鄉電力網絡傳輸平臺目前正在不斷得到擴大建設，5G傳輸網絡的傳統系統結構性能也在顯著提高。在此前提下，電力通信終端系統的優化設計技術要點體現如下文所述。

3.1 實時控制通信網絡的業務負荷

電力通信網絡應當被控制在合理的網絡負荷承載限度范圍，電力通信網絡在瞬時的系統負荷強度如果存在過高傾向，那么電力通信體系的運行使用功能就會明顯削弱[6]。電力通信網絡管理人員針對通信網絡的運行負荷限度應當進行合理設置，同時還要做到準確判斷監測電力通信體系的網絡負荷強度。

目前，電力通信網絡體系與5G自動控制手段的銜接融合趨勢正在逐步加深，突顯了電力體系運行負荷良好的控制實施效果。系統規劃設計人員目前有必要重點實施分級與分類的電力網絡負荷監測監管工作，嚴格按照電力系統負荷的分區監管實踐工作思路來控制負荷最大限度。在有線的電力通信光纖連接模式下，電網設計人員目前針對復雜程度較高的網絡拓撲結構應當著眼于科學改造優化，確保各個不同區域部位的系統通信鏈路能夠達到緊密連接互通效果，增強了網絡控制子站以及負荷控制終端的聯系。

3.2 優化配網差動業務的接入模式

在目前的情況下，大規模的分布式電源正在全面運用于電力通信系統，因此原有的系統故障隔離處理手段以及故障定位操作技術手段不再具備適用性，系統設計人員針對上述技術手段應當致力于改造優化[7]。現階段的配電網本身具備復雜程度較高的拓撲框架結構，系統線路安裝連接過程的難度將會增加。由此可見，工程設計人員應當合理改造優化配網差動業務的實時接入技術手段，運用靈活的技術方法來拓展目前的配網差動業務覆蓋范圍。5G模式下的配網差動業務在進行整體改造時，網絡通信系統設計人員必須要先針對核心網的用戶進行服務優化改造，確保核心網的全部用戶都能享有優質的配網服務。核心網的服務器體系設計方式應當滿足獨立性要求，確保網絡基站以及服務器能夠達到緊密銜接的程度。配網差動業務的轉發實現模式如圖2所示。

圖2 配網差動業務的轉發實現模式

電力供電通信網絡必須要滿足城市用戶的大規模供電需求，因此現階段的電力供電通信網絡體系應當接受5G技術改造。在目前的情況下，城市電力負荷的預測工作成效正在明顯得到優化。城市電網的管理技術人員針對城市電網負荷通過展開準確全面的預測監管工作，應當能夠有效確保滿足城市電力負荷的優化分配利用目標，對于高效利用以及節約利用城市電網資源具有明顯影響。城市電力負荷現存的預測問題根源體現在電網管理技術人員忽視實時性的電力負荷變化，針對電力負荷的預測工作沒有構建智能化的技術模型，因此就會增加配電網的負荷預測數據錯誤。

配網負荷預測技術人員針對城市配電網沒有全面展開嚴格的電網供電質量監管工作，進而導致城市電網現有的負荷壓力較大。在城市居民的高峰用電時段內，城市地區配網將會表現為超負荷的運行狀況，明顯增加了城市能源電站的常規能源供應壓力，因此城市電力網絡的負荷預測管理工作目前亟待得到強化。城市電網管理人員目前有必要積極采用網絡自動化的智能電網管理模型，運用智能電網模型來準確預測城市電力負荷，以增強城市電力負荷調節控制方案的科學性[8]。

3.3 驗證電力通信的網絡體系運行實施效果

系統運行管理的具體負責人員應當針對電力通信的整體運行實施效果展開全面檢測操作，運用虛擬的網絡模型方式來測試電力通信效果。系統檢測的技術人員目前針對智能化模型應當正確運用于驗證電力通信效果，確保做到準確完整記錄電力通信網絡的延時數據結論。經過測試與驗證可見，5G網絡整體上達到了相對更高的遙感通信準確率、遙測數據準確率以及遙控準確率目標，客觀上展現了精準控制模式運用于電力通信網絡時效性檢驗的重要意義[9]。

城市電網負荷的預測數據并不是固定的，而是處于不斷波動與變化的過程中。電網管理人員針對用電高峰時段的電網負荷變化狀況應當準確進行了解，增強掌控用電高峰時段城市電網負荷波動的能力，指導城市居民積極節約電網資源。具有網絡信息化與智能化特征的電力負荷預測模式可以幫助工作人員準確識別電網使用狀況，從而給出完整與科學的電網運維管理決策支撐[10]。

4 結 論

經過分析可見，電力通信終端的系統優化改進過程不能夠缺少5G平臺作為保障，電力通信終端系統中的網絡軟件以及網絡硬件組成部分都必須要實現全面的整改優化。具體在技術轉型的實踐中，電力通信5G網絡體系的規劃設計人員應當全面關注于實時控制通信網絡的業務負荷，優化配網差動業務的接入模式，驗證電力通信網絡體系的運行效果。