5G在電力系統(tǒng)中的建設(shè)方案分析

周聲文

【摘 要】近年來，隨著社會用電量的不斷增大，對于電力系統(tǒng)的全面完善也給予了高度的重視，要想進一步提高供電質(zhì)量，滿足人們多元化的用電需求，相關(guān)部門及供電企業(yè)就要在加快電網(wǎng)建設(shè)的同時，積極將5G 通信技術(shù)融入到電力系統(tǒng)建設(shè)方案中，這樣才能切實的保障電力系統(tǒng)的通信速率，為其安全穩(wěn)定發(fā)展提供可靠的網(wǎng)絡(luò)支撐。本文也會結(jié)合 5G通信技術(shù)的特點，對其在電力系統(tǒng)建設(shè)方案中的有效應(yīng)用進行著重分析，并提出相應(yīng)的意見和建議，以便有關(guān)人士參考。

【關(guān)鍵詞】5G通信技術(shù);電力系統(tǒng);建設(shè)方案;融合應(yīng)用

信息時代背景下，各供電企業(yè)要想真正實現(xiàn)國家提倡的“電力物聯(lián)網(wǎng)”戰(zhàn)略發(fā)展目標(biāo)，首要任務(wù)就是要以無線通信網(wǎng)絡(luò)作為自身通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，這樣才能確保通信網(wǎng)絡(luò)運行的安全性、可靠性和高效性，進而為提高供電質(zhì)量和供電效率打下堅實的基礎(chǔ)。因此，將5G通信技術(shù)與電力系統(tǒng)建設(shè)方案進行有效融合，對促進我國電力事業(yè)的更向前發(fā)展有著十分重要的意義。

1. 5G通信技術(shù)概述

5G通信技術(shù)是在4G通信技術(shù)基礎(chǔ)上創(chuàng)新研發(fā)出來的一種無線通信技術(shù)，該技術(shù)的出現(xiàn)，不僅帶動了傳統(tǒng)語言通信技術(shù)的發(fā)展，使其轉(zhuǎn)向了個人移動領(lǐng)域，而且隨著其應(yīng)用范圍的不斷擴大，也為我國互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的變革提供了可靠的技術(shù)支撐。目前，5G通信技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下三個方面，即超高可靠低時延、增強型移動寬帶、海量機器通信。而從電力系統(tǒng)建設(shè)角度來看，5G通信技術(shù)的應(yīng)用，不僅可以提升電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率和質(zhì)量，而且還有利于電力系統(tǒng)承載量的擴大，促進其整體應(yīng)用性能的更好完善。同時，5G通信技術(shù)的應(yīng)用對于實現(xiàn)電網(wǎng)資源的自動化部署也有著極大的推動作用。因此，在當(dāng)前電網(wǎng)建設(shè)過程中，5G通信技術(shù)已成為最為重要的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支撐。

2. 電力系統(tǒng)建設(shè)方案與5G通信技術(shù)融合應(yīng)用要點分析

2.1 模型構(gòu)建

為了在電力系統(tǒng)建設(shè)方案中充分發(fā)揮 5G 通信技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，前提條件就是要構(gòu)建相應(yīng)的模型。因為在電網(wǎng)建設(shè)過程中，移動通信網(wǎng)絡(luò)是其穩(wěn)定運行的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其必須達到一定的穩(wěn)定性和可靠性，不受到任何電磁干擾所影響，才能從頻段、通信概率等方面出發(fā)來保證通信質(zhì)量，因此，在構(gòu)建電力系統(tǒng)時，應(yīng)確保 5G 通信技術(shù)的應(yīng)用后，系統(tǒng)具有較強的抗干擾能力，并根據(jù)當(dāng)?shù)靥鞖猸h(huán)境、周圍環(huán)境進行電網(wǎng)建設(shè)。一般情況下，基于 5G 通信技術(shù)的電力系統(tǒng)模型應(yīng)按照下列計算公式進行構(gòu)建：

PL=161.04-7.1 log10（w）+log10（h）+7.5 log10（h）-（24.37-3.7（h/（hBS）2））log10（hBS）+（43.32-3.1 log10（hBS））（log10（d3D）-3）+20 log10（fc）-（3.2（log10（17.625））2 -4.97）-0.6（hUT-1.5）

在該模型中，PL 主要表示電力信息在傳播過程中所產(chǎn)生的損耗、fc 表示中心頻率、d3D 表示電網(wǎng)基站與終端設(shè)備之間的空間距離、w 表示街道寬度、h 表示建筑物高度。該模型構(gòu)建完畢后要將相關(guān)參數(shù)代入到模型中，以便可以準(zhǔn)確獲取信息的實際損耗情況，從而在此基礎(chǔ)上對5G技術(shù)的應(yīng)用方案進行合理的規(guī)劃，這樣才能達到提高電網(wǎng)通信速率與通信質(zhì)量的目的[1]。

2.2 技術(shù)方案的實施

2.2.1 電網(wǎng)基站建設(shè)

在這一環(huán)節(jié)中，為了充分發(fā)揮 5G通信技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，相關(guān)電力企業(yè)應(yīng)大力加強與移動通信公司的溝通和交流，以便在相互協(xié)作的基礎(chǔ)上真正實現(xiàn)信息共享和資源互換。另外，兩者還要共同對電網(wǎng)容量以及覆蓋范圍和系統(tǒng)IED設(shè)備之間的通信鏈路長度等進行精確地預(yù)算。同時，還要考慮信號干擾問題，對容易出現(xiàn)的干擾因素進行提前預(yù)測和分析，并通過有效的協(xié)調(diào)降低其對通信質(zhì)量的干擾程度。此外，電網(wǎng)基站建設(shè)的核心是通信鐵塔的構(gòu)建，為了確保其整體承載力和穩(wěn)定性與預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)要求相一致，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)、水文等情況對鐵塔整體進行力學(xué)計算，這樣才能避免其在運行過程中受到外界自然因素所影響而出現(xiàn)一定的故障問題。

2.2.2 核心網(wǎng)建設(shè)

首先，地市層核心網(wǎng)建設(shè)，即對 UPF 和 MEC 兩項內(nèi)容進行合理設(shè)計;其次，省層核心網(wǎng)建設(shè)，即對UPF、MEC以及 UDM和省NRF、NSSF等內(nèi)容進行合理設(shè)計，以便可以對核心網(wǎng)的頁面功能進行全面控制，進以實現(xiàn)對電力通信數(shù)據(jù)的集中采集與匯總分析，從而真正提高系統(tǒng)對話管理功能;第三，省層以上核心網(wǎng)為大區(qū)層核心網(wǎng)建設(shè)，其覆蓋范圍十分寬泛，可以在多個城市中進行部署;最后，國干層核心網(wǎng)建設(shè)，其主要是由主干 NFR所構(gòu)成，屬于最高級別的核心網(wǎng)，在實際構(gòu)建過程中，必須確保該層核心網(wǎng)能夠部署在兩個中心城市之中，這樣才能將5G 核心網(wǎng)的功能優(yōu)勢最大化發(fā)揮出來。

2.2.3 承載網(wǎng)建設(shè)

在這一環(huán)節(jié)中，以 5G通信技術(shù)為基礎(chǔ)電力系統(tǒng)承載網(wǎng)主要由城域、省內(nèi)以及省際三大干線所組成。由于不同干線的建設(shè)內(nèi)容和建設(shè)要求不盡相同，所以在實際建設(shè)過程中，相關(guān)工作人員就要充分利用5G通信技術(shù)來完成相應(yīng)的建設(shè)任務(wù)。首先，在城域干線建設(shè)中，電力系統(tǒng)應(yīng)通過5G通信技術(shù)的有效融合來完成接入層、匯聚層以及核心層的建設(shè)工作。這其中，接入層承載網(wǎng)的構(gòu)建模式應(yīng)以環(huán)形組網(wǎng)模式為主，進以實現(xiàn)對5G電網(wǎng)基站業(yè)務(wù)的有效接入。而匯聚層和核心

層承載網(wǎng)的構(gòu)建，則要根據(jù)光纖資源情況采取環(huán)形組網(wǎng)與雙上聯(lián)組網(wǎng)的模式來進行建設(shè)。其次，5G承載網(wǎng)建設(shè)內(nèi)容除了城域干線各個層次的建設(shè)，還包括業(yè)務(wù)適配層、L2 和 L3分組轉(zhuǎn)發(fā)層以及鏈路層、通道層、傳送層等不同層次的功能建設(shè)。為了確保這些內(nèi)容的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)可以滿足5G時代下的電力通信需求，相關(guān)供電企業(yè)和移動通信企業(yè)應(yīng)在共同合作的基礎(chǔ)上，按照“十三五”通信網(wǎng)規(guī)劃方案，不斷加強網(wǎng)絡(luò)帶寬提升、光纜網(wǎng)架優(yōu)化、站點光纖資源覆蓋等內(nèi)容，這樣才能確保5G電網(wǎng)的承載力，滿足電力系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行需求。

2.2.4多網(wǎng)融合建設(shè)

4G230 MHz 專網(wǎng)建設(shè)是近年來我國電力領(lǐng)域改革過程中一項重要的工作內(nèi)容，隨著其技術(shù)體系的不斷成熟，對其建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)也提出了更高的要求，必須按照標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的寬帶 230 MHz技術(shù)才能得以實現(xiàn)，而隨著 5G 通信時代的到來，700 MHz頻段已成為5G專網(wǎng)的主要產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)模式，其具有明顯的優(yōu)勢，通過混合式組網(wǎng)的方式，可以有效彌補4G230 MHz 專網(wǎng)下電力系統(tǒng)所存在的弊端問題，從而更好地提升我國電力系統(tǒng)建設(shè)水平，滿足人們多元化的用電需求[2]。

2.3方案實施效果

與傳統(tǒng)4G電力系統(tǒng)相比，以 5G技術(shù)為基礎(chǔ)的電力系統(tǒng)，其頻率資源可與電網(wǎng)相融合，進而充分保障電網(wǎng)通信速率和運行穩(wěn)定性。另外，5G電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍也要明顯高于4G電力系統(tǒng)，可以達到 1-2 km。同時，在承載網(wǎng)建設(shè)方面，通過5G通信技術(shù)的有效應(yīng)用，不僅可以開發(fā)大數(shù)據(jù)流量業(yè)務(wù)，滿足當(dāng)前人們對信息傳輸速率提出的高要求。而且還能大大提升電力系統(tǒng)的承載力，使其故障發(fā)生幾率有效減少，從而進一步保障用戶的用電安全，真正實現(xiàn)電網(wǎng)長久穩(wěn)定運行目標(biāo)。

結(jié)束語：

綜上所述，將 5G 通信技術(shù)與電力系統(tǒng)建設(shè)方案進行充分的融合，不僅可以進一步增強電力系統(tǒng)通信速率，而且還能全面改善電網(wǎng)通信效果，保證其持久安全的穩(wěn)定運行。因此，相關(guān)供電企業(yè)必須加強與移動通信企業(yè)的合作關(guān)系，共同對5G 電力系統(tǒng)加大研究力度，建立科學(xué)完善的技術(shù)實施方案，并結(jié)合傳統(tǒng) 4G 技術(shù)的優(yōu)勢，這樣才能最大化提升我國電力系統(tǒng)建設(shè)水平。

參考文獻：

[1]秦銘澤. 5G技術(shù)在電力系統(tǒng)中的研究與應(yīng)用[J]. 商品與質(zhì)量，2019，（04）：67-68.

[2]熊偉. 5G時代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J]. 輕松學(xué)電腦，2019，（02）：10-11.

（作者單位：江西省郵電建設(shè)工程有限公司）