5G技術在電力系統中的應用

李輝

（許繼電氣股份有限公司 河南省許昌市 461000）

最近幾年，國家電網不斷推進電網智能化建設，電力信息采集、電力汽車服務等各類電力業務也開始迅速發展，人們對電網各種設備、電力終端、用電通信的需求猛烈增長，在需求猛烈增長的同時，也給電力帶來了問題。現階段，想要滿足人們的需求，就需要一個穩定可靠，效率較高的通信平臺和完善的電力系統，促進電力行業向智能化、信息化穩定發展，這需要詳細的探究泛在電力物聯網和智能電力系統功能之下，將5G技術應用在電力系統內，促使我國電力系統可以穩定和傳統的發展。

1 5G技術

第五代移動通信技術作為新型的蜂窩移動通信技術的一種，更是G通信技術、3G通信技術、4G通信技術的延伸。該項技術性能目標為降低延遲、節約資源、降低成本、提升數據傳輸的速率，提升系統的具體容量與設備連接規模。5G技術的創新，不僅僅是一個技術層面的創新，更是象征著一個時代的進步，是一次跨越性轉變，用最簡單的話來說，相較于4G而言，5G技術無論是在能耗上，還是在傳輸速率上都要遙遙領先，這也就是前面所說的跨越性轉變，是一個質的飛躍，從而也會給我們帶來新型的電子產品。為適應時代發展不斷變化的需求，對于我國5G通信基站的建設要逐漸加緊步伐，信息傳輸速度作為現如今互聯網高度發達的時代的重要需求，越來越受到世界各國的建設，信息技術的傳播至今也已經成為世界范圍內的主要通信形式，在以后的發展中對于施工技術以及質量的要求也會越來越高。

2 5G技術在電力系統的應用

2.1 萬物互聯

現階段，信息技術飛速發展，較多的智能電器和智能設備都能夠使用5G技術進行連接，還可以開展遠程操控、智慧分析以及智能性操控，這一些功效可以給國民的生活和工作帶來較大的便捷性。較多人都認為上述這一功能也可以在4G背景下進行。但是，其實除去手機設備等常用性產品，較大部分的電子產品運用4G技術只是小牛試刀。4G技術并沒有5G技術具有那么高的傳播速度，流量數據以及覆蓋面積只能夠對一個設備亦或是兩個設備將其需求滿足。但是，沒有辦法支撐過多復雜性的網絡環境。而在電力系統發展的背景之下，需要多個設備共同運營，這就要求技術可以不斷的升級。而5G技術的問世可以對多個設備進行支持，從而保障可以實現萬物互聯。

2.2 云端技術

5G技術應用在云端技術中可以體現為下述幾個層面：

（1）5G技術能夠給用戶提供出更貼合、更具特色的云端服務以及個性化服務[3]。伴隨著5G技術的不斷革新和興起，有關通信技術更為豐富，可以對用戶的具體需求進一步分析，然后依照分析出的數據結果，提供出智能化和全方位的用電信息推送，從而保障電力用戶所具有的服務體驗可以顯著提升。加之，電力系統中的技術人員可以運用云端技術對系統內所涉及到的各個電力設備日常運行狀況和數據信息進行分析，若是發現設備運行異常，就可以對設備進行針對性的維護。將設備蘊藏的各類信息進一步存儲、分析以及歸納，若是發現信息存在異常狀況，需要使用云端分析的技術，及時的尋求出設備存在異常的各類因素，針對性將方案整理出來，從而規避損失狀況出現。

（2）5G技術促使云端技術能夠不斷的朝著移動設備深入發展。

圖1：用電信息采集結構

圖2：精準負荷控制結構

2.3 網絡切片技術

近幾年，電力通信的各類需求有了跨越式的增長。在對電力系統進行建設的過程中，要求電力通信地承載能力需要不斷提升。在構建智能化電力系統的時候，不可以與電力通信相脫離，特別是現階段已經進入了5G時代下，構建智能電力系統可以創建出優質的電力系統環境，塑造出安全性較高，自愈性較高，經濟性較高，清潔性較高的環境，從而提供出適宜的電力網絡。5G網絡切片技術運用在電力系統的配電環節、發電環節、輸電環節以及用電環節中可以有不同的功效，從而保障電力系統可穩定和安全的運行。

2.4 智能自動化配電

電力系統發展的關鍵趨勢是讓配電智能自動化，在配電自動化的進行過程中觸及到了很多的專業的技術，計算機技術是最常用到的一項技術，除此之外還有數據傳播技術和控制技術，還需要科學的管理模式以及先進的設備相配合（圖1用電信息采集結構）。智能化的配電運用可以有效地提升電能質量，促使供電的效率顯著提升，還可以降低配電系統在運行過程中所需要的成本，保障供電具有較高的可靠性。現階段，常見類自動化的配電主要包含下面幾種模式：運用自動化的開關等各類設備，若是電力系統出現故障的時候需要對配電系統運行狀況進行監測和評估；若是出現故障就需要及時地對故障進行分析和解決。

2.5 精準負荷控制

電力的負荷控制主要是對用電的負荷實時跟蹤與監測。若是電力的負荷超過預先設定的負荷值時，系統將會發出警報，而后將負荷設備切斷，作為對用電負荷進行管理的重要模式。在傳統電力負荷的控制之下，因為對應的通信網絡缺乏，只能夠將配電線實施整體化控制，若是存在問題會導致電力用戶會受到較大的影響。在現階段發展的趨勢之下，企業需要提升負荷，控制精準度，有效降低對電力用戶的影響。使用5G技術實施負荷控制，在5G技術基礎之上，將5G所具有的可靠性能強，時延較低等優勢充分發揮，可以顯著提升系統控制的精準度，對故障的用戶能夠進行中斷負荷控制，可以顯著降低經濟損失狀況出現。

2.6 時延性低、可靠性高的業務場景

5G技術在各行各業已經被廣泛應用，以無人汽車為例，如果無人汽車在行駛的過程中在短時間內要作出轉彎和剎車等各項行為，需要汽車的時延性較高。電力系統中，電力的傳播是以光速進行傳播的，主要目的是要可以及時準確地感應到電力在電力系統中的變化。例如：精神負荷中類似于典型業務場景的控制關鍵在于，出現電力故障的最初階段，電力頻率會有急速下落的情況，電力主通道也會出現類似的情況，電力聯絡線的功率會明顯上升，甚至會超出最大功率，還會使電網旋轉速度不足等一系列狀況，按照控制需求的不同類型進行劃分，可以分成時間快速負荷控制等各類系統（圖2 精準負荷控制結構）。實現對高速負荷的控制系統各個級別的控制，主要級別有毫秒、秒、分鐘。第一種級別的系統能夠對控制電力頻率，滿足電力需求，從而進行快速反應在短時間內切除中斷負荷，第二種級別系統可以給第二時間中負荷進行中斷，以便于電力的平衡。

2.7 廣覆蓋、大連接業務場景

電力系統內會有成千上萬個電力及其設備，是不是已經呈現出互聯互通的狀態，能夠在各個居民小區中和各個用戶中進行集群用電，為建設智慧城市提供便利和貢獻，如果沒有5G支撐的情況下，有最后1公里的問題。在最后1千米之內的電力設備接入環境管理相對較為復雜。在5G通信技術的支撐之下，有較多的設備能夠運用其中，促使數據信息的采集更為高效和快速，可以在這個系統內交易方面的應用。國內的用電信息采集范圍是比較廣的，但大部分的居民所使用的電表是每間隔一天才進行數據進行傳輸，沒有辦法做到每間隔半個小時，只要數據信息傳輸一次，這就會導致數據信息的分析存在較大的不便性。

由于5G的傳輸速率相對較高，可以為用電數據信息的收集以及數據信息分析提供一定的便利。例如：收集用電信息的過程中，用電信息數據有自己的數據收集系統，由電力遠程控制系統、主線信息通道、數據集中器、信息傳輸的本地通道、信息采集器以及電表組成。數據集中器和主線信息通道要根據Q/GDW1376.3標準通信制度進行控住，數據集中器和信息采集器之間要按照Q/GDW1376.2標準通信制度進行控制。采集主線和采集終端要采用不同步傳輸的幀格式，其中數據幀需要將報文頭、起始字符、控制域C、起始字符、校驗與CS、地址域A鏈路用戶數據以及結束字符共同組成。而用電的數據信息采集中數據流包含：上行類型、下行類型。

工商業低壓用戶、普通居民、公用類配電變壓器設備為上行類型用電信息數據將通過采集器設備上傳至集中器設備內，數據集中器將數據通過上行信息傳輸通道將信息用最快的速度傳輸到信息采集的主線信息通道。在使用專業的變壓設備時，用戶設備中的信息數據會傳輸到專用變壓器的終端內，而后經過上行通道中傳送進用電數據信息的采集系統中的主線信息通道中。下行類型的數據流主要是在采集系統主線信息通道中經過，再由信息集中器與專用變壓器終端將數據傳輸到電表內，然后在進行跳合閘和各種安全認證的指令實施帶有控制性質的業務。以變壓臺為基礎范圍為，對電壓表數據集中記錄，信息集中器中的數據通過運營商無線網絡向主站傳輸至少需要一天，一般的數據傳輸以天、小時的頻率進行數據收集，并且進行用電數據的上傳。以上行類型的傳輸數據為例，單個集中器為帶寬為10 kbit/s級，每個月所需流量6-8 MB。用戶信息采集的主線信息通道與采集系統終端之間主要根據Q/GDW 376- 2012，采用的是無線數據傳輸通道。主線信息通道進行數據采集時，主要分為三種，第一種是定時并且自動采集數據、第二種是隨機數據采集和第三種主動上報采集數據，現階段最常用到的是第一種數據采集方式，定時并且自動采集數據，主線信息通道每天只集中采集一次數據。專業變壓器的數據采集終端可以連續記錄三次電能表中出現的數據，每10min記錄1次，每天可以記錄100次，記錄次數可以存儲在在專業變壓器的數據終端中，專業變壓器執行控制命令是不定時的，數據傳輸頻率也不是固定的。

3 結束語

綜上所述，人們對各種用電設備的需求猛烈增長，為滿足人們對用電技術的需求，就要擁有一個穩定的平臺給予支撐。這就需要細致的探究5G技術應用在電力系統中，探究物質技術在各個典型的場景業務中的具體運用尋求服務事宜的業務場景，開展精準的負荷控制測試工作，發現5G技術就有點延遲性，可以看出5G技術能夠給電力系統互聯網的應用提供出關鍵的技術支撐。