5G技術在電力通信中的應用探討

國網安徽省電力有限公司淮北供電公司 王迎生

隨著社會經濟的飛速發展電網的規模顯著擴大，同時隨著智能電網建設的不斷深入，配電自動化、用電信息采集、分布式能源接入等各項業務的飛速發展，電網設備的類型愈加豐富，電力終端、用戶的通信需求與日俱增，因此需采用高效、穩定、先進的通信技術及系統作為保障，推動電力行業的智能化、信息化發展水平，為社會經濟的飛速發展提供保障。

1 5G 技術概述

1.1 網絡結構

5G 通信系統的主要組成部分包括宏基站、微基站核心網。其中核心網的功能在于控制系統及數據信息的有效傳輸，也是5G 通信系統的核心；宏基站的作用為通過光纖或微波與核心網連接，不同區域范圍內的基站與用戶信息需在無線通信的作用下進行傳輸，宏基站在5G 通信系統中具有重要的作用。同4G 通信技術相比5G 技術的性能明顯更優，主要體現在移動速率、時延、可靠性、連接密度、帶寬及用戶體驗速率等多個方面。

1.2 通信特點

5G 主要指第5代移動通信技術，其作用在于強化通信質量，滿足用戶的多樣化需求，具有成本低、可操作性強、時延低等特點，同時其技術架構具有開放性的特征。5G 技術在電力行業中具有十分廣闊的發展前景，主要包括：較小的連接技術、可靠技術的時延較高、覆蓋的整體技術及容量較大的技術。5G 技術特點（高速率、大容量、高可靠性、低時延、低能耗）與電力系統的需求（海量數據傳輸、萬物信息的有效互聯、電力系統的穩定性、靈活響應協同控制、保障電池壽命）具有一致性，5G 技術的特點與電力系統的需求具有互補性，因此對電力系統來說，應用5G 技術對于海量數據傳輸、精準控制、寬帶通信等業務具有重要的意義。

1.3 優勢

5G 移動通信技術是現代社會最先進的移動技術，比4G 通信技術傳輸數據方面的速度更快，且這種速度是成倍增長的，目前其傳輸速度可高達每秒10G。同時也縮短了網絡延遲速度，這都是5G 移動通信技術所展現出來的優勢。5G 移動通信技術背景下智能終端的建設層次也在不斷提高。聯網設備范圍也在逐步擴大，MIMO 作為其中的核心技術[1]，可利用多個天線發射及接收電波，并通過高頻電波技術的運用將信號強大的電波傳送到電腦終端，有效提高系統運行的效率。另外，多載波技術應用于5G 移動通信也能很好擺脫傳輸速率受限，此項技術中可采用多個載波信號，將所需傳輸的數據轉換成低速并行的子數據流，然后在通信道上進行傳輸，在此過程具有頻譜利用率高、抗多徑反射干擾能力強的優勢，其傳輸速度自然就得到了提高。

傳統的移動通信網絡主要是依附于人工來完成網絡整體部署與運行維護，在一定程度上大大增加了人力物力財力消耗，而這時可采用自由網絡技術在部署階段進行自由的規劃與配置，使維護階段也能自行優化完成，這種技術與傳統技術在應用相比操作簡單且安全性高，有效避免了成本方面的大量開銷，同時此項技術在移動網絡發展中也同樣起到了不容小覷的作用，目前也是移動通信網絡想要進一步發展中不可或缺的重要部分，對5G 移動通信技術提升性能方面提供了一定的保障。在電力通信系統建設發展中，將5G 移動通信技術應用進行新的設計，不僅可提高通信系統通信速度，還可提高通信系統的特性質量，對電力系統的發展起著促進性的作用。

2 5G 移動通信技術在電力通信系統中應用的主要技術要素

2.1 云技術

高效性是目前信息化時代、智能化時代中傳輸信息數據最為顯著的特點，并對通信行業和人們的生活有著很大的影響。在如今信息數據數量爆發的時代，云端技術實現了對信息數據的有效儲存，還保證了數據的整體安全性，避免數據丟失的同時也確保了信息數據的準確性。5G 移動通信技術的出現為云技術的應用提供了強大的技術支持，賦予了云技術個性化的特征，而隨著5G 移動通信技術應用的不斷普及，電力通信系統的內容也逐漸朝向多元化方向發展，滿足了對電力通信多元化的需求，給予用戶個性化的使用體驗。既然5G 移動通信技術提高了云技術的應用效率與質量，那么5G 移動通信技術的發展必然會帶動云技術的進一步發展，在這個發展的過程中云技術就會在實踐中不斷總結弊端與經驗，為用戶提供更加優質的服務，從而推進社會經濟的進一步發展。

2.2 人工智能

人工智能目前應用范圍越來越廣，并逐漸被應用于通信行業，在一定程度上推進了通信行業的革新步伐。相比以往通信技術而言，5G 移動通信技術除傳播速度快和網絡延遲率低之外，還可同時傳輸數量龐大的數據，這符合人工智能技術的應用要求，且二者技術融合目前已存在成功案例，如智慧型城市。隨著5G 移動通信技術的普及度越來越高，電力通信系統可借助5G 移動通信技術創建人工智能系統，最終實現先行軟硬件以及平臺的革新。在這個期間，5G 移動通信技術將會發揮出自身最大的優勢及作用，那么這時電力通信就可根據自身情況適當選擇網絡結構與通信方式，以確保電力通信系統長期持續性的平穩運行。

2.3 物聯技術

在移動通信技術應用下可為設備連接提供有效的支持，實現智能設備的遠程操控，為生產生活提供了諸多的便利，而目前將5G 移動通信技術應用于其中，不僅可實現兩臺設備的有效連接、還可實現多樣化智能設備間的有效連接，最終實現更加強大的遠程控制，如小米智能設備可通過與手機設備的有效連接，在有移動通信技術覆蓋的區域就可遠程控制家中智能設備完成制定的任務。

其實在5G 移動通信技術顯現前，4G 通信技術便可達到這樣的目的，但這項技術在當時還處于發展的初期階段，再加之對網速和設備類型方面的要求都很高，因此遠程操控并沒有取得良好的效果，難以將物聯技術的優勢很好的展現出來。而5G 移動通信技術的出現卻打破了這樣的局面，不僅可有效解決4G 通信技術上的不足之處，其龐大的數據流量擴大了網絡的覆蓋范圍，可高效并順暢的完成物聯過程，使物聯技術優勢得以顯現。在5G 移動通信技術的應用下，物聯技術可在原有的基礎上擴大物聯規模，同時還可有效降低物聯技術的建設成本，極大的提高了通信技術水平。

2.4 MIMO 技術

這項技術是指在不增加寬帶的情況下，成倍地提高通信系統的容量和頻譜利用率。一般來說，無線技術的高頻傳輸可用在這個頻率的寬帶傳輸，頻率越高其傳范圍越廣。但如在頻率上沒有足夠的無線電波，就會缺乏足夠的無線寬帶支持，而在5G 移動通信技術中高頻電波是存在的，但這種高頻電波也存在著一定的弊端，一方面是無法實現遠程信息傳輸，另一方面是線性型高頻電波易被其他障礙物阻擋，使電波發送和接收受阻。

MIMO 技術則可使用數個天線同時對電波進行接收與發射，這使得傳輸與接收效率在原有基礎上提升了一大截，這也使得此項技術成為5G 移動通信技術中最重要的部分。按常理推算，MIMO 技術擁有的規模越大，其可使用的高頻無線電波就會越多，但高頻電波中存在的弊端卻沒有辦法在短時間內被解決，為得到有效的解決就需建立更多的基站、以量取勝，最終保證5G 移動通信技術傳輸速度的快速性和平穩性。

2.5 超密集組網技術

超密集組網是通過更密集化的部署無線網絡基礎設施，獲得更高的頻率復用效率，提高熱點區域內系統容量的百倍升級[2]。而由于基站數量和密度的增加，鄰近干擾源也逐漸增多，信道切換次數頻繁，使之信號接受展現不出良好的效果，最終使得用戶體驗下降。而5G 移動通信技術建立起的超密集組網可將多個基站干擾信號轉化為切實可用的有用信號，有效的避免了信號干擾因子，實現了小區虛擬化，使用戶體驗得到了良好的保障，同時也使信號質量得到了保障。

3 5G 移動通信技術在電力通信系統的實際應用

3.1 在電力系統發電環節的應用

隨著5G 移動通信技術的不斷推進，物聯網以及多種網絡信息技術也隨之得到了大幅度地飛躍與發展，同時，通過5G 通信技術的運用可大大提升數據交換以及傳播的速度，有效保證了信息交互的即時性。在電力系統的發電環節當中，傳統的風力發電過程雖然有著綠色環保的特性，但往往具備著一定的電力資源嚴重浪費以及經濟效益較低的問題。為有效解決這一弊端，將5G 移動通信技術與風力發電系統有機結合，進而有效借助傳感器節點對該地區內風力變化情況以及天氣變化情況進行數據監控，并通過數據監控與分析的結果對風力發電機加以控制，在原有的基礎上不斷提高風力發電系統的運行效率，實現降低成本、節約能耗的目的。

3.2 在電力系統變電環節的應用

5G 移動通信技術與變電環節的應用主要體現在有效借助5G 移動通訊網絡的技術優勢[3]，在變電站系統內部安裝相應的傳感器，進而有效對變電站系統的電壓及電流信息加以分析，同時推動數據分析的效率以及智能化水平的提升，最大限度地降低人工成本的支出。推動5G 移動通訊技術與電力系統變電環節的有機結合，還可實現對變電站的運行狀況的實時監測，確保可在第一時間發現變電站運行過程中存在的安全問題，并對相關工作人員發出系統提示，使得變電站故障對電力系統的影響可降到最低，大大提升變電系統運行的安全性與穩定性。

3.3 輸電線路巡檢

傳統的電線路巡檢往往會采用人工的方式來進行，而人工的巡檢方式會受到當地環境和位置的影響，如一些以徒步無法到達的區域就需借助一些設備和儀器來完成巡檢工作、如望遠鏡等，而這些設備的利用也會一定程度上提高線路巡檢工作的不確定性，導致該工作受到影響。另外一種較為常見的輸電線路巡檢方法是無人機航拍，但這種巡檢方式本身有一定的延遲，即使工作人員及時發現了故障問題也無法對其進行及時處理。所以可利用5G 技術來輔助巡檢工作，利用監控拍攝技術對輸電線所在位置進行監測，并將監測得到的圖像實時轉播到室內，讓工作人員能夠以較快的速度發現輸電線路中存在的問題情況，并針對出現問題的區域進行重點核查。

3.4 在電力系統用電環節的應用

在網絡信息技術的發展過程中，很多時候電力系統的相關設備都會通過與移動通信技術連接來實現智能化遠程操控的目的，而5G 移動通信技術的發展給相關操作帶來了更廣闊的的發展空間。電力設備與5G 移動通信技術的結合可有效擴大覆蓋面積與數據流量，幫助電力通信系統更好地與物聯網相連接，進而針對各個移動終端的損耗做出管理，有效降低電力系統運行過程中的流量損耗，實現降低成本支出的目的。

以物聯網技術為例，將5G 通信技術與物聯網技術相結合可實時監測用戶的用電功率，并對電力輸送的狀態展開有效地管理與調節，在優化電力資源配置的基礎上最大限度地避免電力損耗過多問題的發生。另外，5G 移動通信網絡與電力通信系統的融合也是提高電力系統通信水平與整體運行質量的有效途徑，如在電量以及費用的計算過程中，借助通信技術實現電表數據的自動統計、并完善相關數據的分析與抄送。不僅如此，用戶通過自助繳費可有效在降低電力系統工作人員工作壓力的基礎上，避免由人工抄表導致的誤差，不斷滿足電力行業在現代化社會環境中的智能化發展需求。

4 結語

5G 移動通信技術作為我國科技發展的重要成果，在電力系統的運行過程中發揮了至關重要的作用。相較于以往的通信技術，5G 移動通信技術具備了高效性、先進性的優勢，通過與電力行業的有機結合顯著提升電力通信系統的運行質量，促進了我國電力行業整體發展水平與經濟效益的提升。