5G專網技術在電網配網差動保護中的應用研究

國網喀什供電公司 李一波 國網新疆電力有限公司 解 鵬

電網傳輸網絡最后5km的配網采用電流差動保護技術，可以有效將速動性、靈敏性展現，目前已廣泛地融入各個環節。而且，現有應用方法通常會采取專用光纖通道的方式，成本高且建設周期長，無法滿足日常運營的需求。而對于5G網絡的應用，可以通過網絡切片專網技術的優化，有效降低延時，從而能夠真正實現大寬帶，進一步提高專網的可靠性。

同時，5G配電網差動保護方案，需要在5G專網技術實現差動保護裝置的數據采樣，這樣可以根據實際情況科學地對電網拓撲變化進行動態調整，降低配電網改造成本與維護成本，同時還可以推進后續工作穩步進行。所以，為了能夠發揮一定作用，必須強化重視，并且要了解配網運行情況，以便于為后續對策的建立提供保障。其中，缺乏自動化運行控制和管理手段，無法及時掌握電網的運行狀態，電網運行周期處于盲目調節的狀態，并沒有根據實際規劃標準進行優化。

與此同時，為了能夠真正實現配網自動化覆蓋率達到95%以上，則必須不斷提高配網自動化水平，并科學合理地運用技術保證差動保護判斷準確，通過科學可靠性規范，嚴格按照差動電流時間同步，以便于更加科學進行規范，提升運行的可靠性。此外，在實際優化階段，為了能夠更加有效將5G專網技術應用的價值體現，必須科學合理地分別融入R15和R16兩個版本上應用，根據現階段情況更加全面了解差動保護對通信延時的要求，才能通過電網全覆蓋，更加全面將電網的運行效果體現，滿足電網差動保護場景下配電站直接對外通信需求。

1 5G專網技術概述

1.1 uRLLC切片

在5G技術的支撐下可以滿足專網運行需求，并更好地為電力行業提供保障，在R15切片技術的運行中，可以將自身可靠性與靈活性的作用體現，而且可以為行業虛擬出無線專網，通過uRLLC專用切片真正實現接入網絡，從而通過傳輸網絡和核心網絡的有效資源控制，真正實現邏輯通道的調控。所以，在實踐階段，必須加強對安全隔離與高強度定制化的重視，這樣以便于更加科學規范，從而通過科學優化真正實現移動通信技術的應用，適配行業發展需求，發揮一定的作用及優勢[1]。

1.2 5G TSN網絡

R16定義了5G TSN網絡的應用，在實際運行過程中，主要目標就是構建確定網絡，真正實現低延時、高可靠性運行。而且在實際應用階段，可以有效解決傳統運行所面臨的問題，必須得到廣泛重視，確保可科學地將其融入各個環節，并通過機器控制與制造系統控制等多種模式，有效滿足無線接入網絡的應用標準，這樣可以確定工業網絡需求，從而借鑒TSN標準有效推薦邏輯網架構，能夠為5G網絡的應用提供保障。并且在實際探測階段，還應該更加科學經營規范，了解TSN網絡組件標準同時還可以真正實現互聯互通，但需要注意的是，在進行優化控制階段，還應做好全面了解，充分掌握邏輯網橋的功能，真正實現5G邏輯橋與TSN網絡的時間同步。

但需要注意的是，5G TSN網絡在實際運行過程中，由于受多種因素影響導致其運行階段無法真正實現時間通過，所以為了能夠有效解決這一問題，在系統運行段必須加強對5G系統時鐘和高精準度時間同步功能的重視，確保可科學進行轉換，從而真正實現精準轉發，5G網絡需要TSN工業互聯網提供準確性且遞延時的調度功能，并通過3GPP內的調度模式更好地實現緩存。與此同時，要想實現5G網絡適配TSN確定性傳輸，還應通過網絡協同與架構等多種模式更好地實現對各個參數的調節，這樣可以輔助無線資源預留，實現科學應用[2]。

1.3 5G LAN

目前5G專網運行過程中，5G原本不支持2層通線，需要在側端核輻射對路由器進行優化，這樣可以真正實現L3與L2的轉換，而且在實際優化階段，還應加強對設備點對點2層同心設置的重視，該方案可以通過AR額外成本開銷與組網配置優化等多種模式，真正實現靈活拓展的方式，但仍需要注意的是，為了能夠真正實現R16定義5G LAN并科學引入管理與轉發功能，則必須強化對此項運行趨勢的了解，通過掌握物聯網接入情況，節省網絡建設和維護成本，并在允許范圍內科學進行規范，以便于推進后續通信的順利運用。

但需要注意的是，在實際應用階段，為了能夠更好地將5G LAN技術的優勢體現，則必須在應用過程中針對企業擴展廣播或主播通信。而且無需進行重構，還應該確保配置與拓撲都在原有基礎上進行優化，以便于更加科學地進行隔離管理，從而通過修改配置的方式，更好地將其功能展現。不僅如此，在保證性能的同時，還可以最大限度確保時延抖動可靠性指標，目前在3GPP R16標準中，由于受TSN架構因素影響，導致TSN業務不支持在UPF內運行，甚至難以真正實現數據的互相傳輸，增加網絡的復雜性，同時會導致建設維護成本大幅度增加。所以，未來能夠通過可靠性管理，則必須充分了解5G LAN和5G TSN技術對應情況，并通過對接DTU進行科學分組，通過科學可靠的應用規范，進一步降低通信試驗，從而能夠發揮一定的作用[3]。

2 基于網絡切片的差動保護技術

基于R16的協議在運行過程中，TSN和5G LAN技術處于研發和測試運行階段，而且網絡切片技術已經具備商用條件，在進行探究uRLLC專用切片技術的過程中，必須強化對配網電流差動保護應用的了解，可以通過測試與管理等多種措施，更好地對延時進行規范，從而真正將其運行的效果體現[4]。

2.1 配電網差動保護的網絡需求

配電網差動保護原理主要是基爾霍夫定律在運行過程中，通過計算線路兩端設備電流矢量了解線路運行狀態，而且在正常情況下通過線路兩端電流相同與相位相反，以及矢量和為0的情況下判斷故障，同時嵌入兩端流過的電流矢量不再為0，利用這些特征可以快速識別線路故障，同時在實際運行的過程中靈敏性和選擇性被廣泛應用，為了能夠更加有效降低優勢體現，還應強化對線路兩側采樣時刻的重視，這樣可以通過可靠經營規范，更好推進后期產生工作的穩步進行。所以，在實際參與階段為了能夠達到網絡需求，傳統配網通過光纖網絡建設周期長且成本過高，運維難度較大，而4G網絡終端在運行階段可以滿足配網差動保護的需求，通過科學可靠的經營規范，以便于保證其運行的安全性，為配網差動保護，提供全新的建設模式。

2.2 uRLLC切片定制

面向配電網差動保護的應用場景，通過設計5G智能電網主網方案，可以通過采用5G SA網模式更加科學地進行基站建設，并通過切片邊緣計算核心網等規范，實現高可靠、低時延、高安全的5G電力專網，而電力專網在運行階段，為了能夠保證主網鋪測的可靠性，還應針對不同智能電網業務情況進行優化，必須了解5G網絡性能基礎，從而通過滿足各項標準更好地實現規范處理，但是在運行階段，由于對網絡需求有了一定標準。所以，在優化設計階段，必須充分了解差動保護uRLLC切片應用方案，以便于科學可靠地進行規范處理，保證技術應用效果通過優先調度的情況真正實現專用通道的運用，避免影響及問題產生，同時應采取科學可靠的技術在網絡中開通專用通道，避免傳輸堵塞的因素影響及限制。通過設計差動保護場景定制uRLLC切片，可以采用資源預留并優先保障精神效果，通過調度真正實現通道專享，在運輸過程中科學可靠資金規范避免受一定程度的限制[5]。

2.3 精準授時技術

對于5G電力系統的運用，為了能夠全面保障運行的效果，則必須加強對5G UE時間同步和5G UE電力設備時間同步這兩部分工作的重視，這樣在實際運用的過程中可以從基站獲取準確的信息，并通過設備時間同步更好的保證運行效果，避免信息不準確而導致后續技術應用無法得到保證。集中針對基站與5G UE時間同步，需要根據3GPP標準協議，在基站獲取小區系統信息過程中，了解系統消息塊所包含的信息，尤其是GPS時間和協調相關參數，只有通過科學的規范才可增加有效將系統模塊中的數據提取，從而保證數據運用的可靠性。

無線終端根據測量得到延時誤差進行動態時補償和調整，這樣可以真正實現無線終端和基站時間的精準同步，而且根據各項標準模組建設，可以根據數據共享中獲取基站時間信息，并通過發送時刻信息，了解終端和基站之間延時誤差，通過準確進行計算，更加可靠地進行調度測量，保證各項數據準確性，以便于真正實現UE與DTU時間同步。但仍然需要注意的是，在實際運行過程中，由于外場測試環境搭建較為復雜。而且需要建立多個5G基站，所以為了能夠保證數據的準確性，則必須強化重視，確保可以通過網絡精準授時測試驗證，更好地了解其運行情況，以便于通過科學可靠地進行驗證處理，保證數據的準確性。

2.4 差動保護測試與驗證

通過5G網絡承載DTU之間通信通路實現差動保護業務錯通，在實際運行測試的過程中，必須加強對DTU運用的重視，并通過科學可靠的記錄網絡，更好的打開差動保護功能。而且在實際探究階段，必須加強對5G基站售時的重視，確認授時的精準度，滿足各項標準，同時還可以通過連接DTU設備進行處理，根據TCL抓包測試結果，真正實現延時的調控。但仍然需要注意的是，在實際進行測試驗證的過程中，要充分了解專網的一些情況，以便于通過精準授時與超低延時的連接，更好地滿足智能電網差動保護需求，真正適應生產與推廣，從而能夠發揮不可替代的作用價值。

3 5G專網技術在電網配網差動保護中應用的未來發展

當前，5G專網技術已融入各個領域應用當中，雖然在配網電網差動保護中可以有效將自身的優勢展現，但是在實際運行階段仍然會面臨一定的瓶頸與問題，所以為了能夠有效將技術應用的價值體現，則必須做好全面參與工作，充分掌握當前技術應用情況，以便于科學合理地進行規范處理，了解技術應用問題，從而針對問題制定科學可靠的舉措，實現規范控制。因此，對于國際專網技術在電網配網差動保護中的應用，為了能夠促進其未來發展，則必須加強重視，確保可以對各個環節有著一定了解，尤其是現階段應用情況，了解外場測試環境搭建5G網絡測試驗證，以及基站建設等各項工作標準，有效解決傳統配網中網絡建設周期長且成本高的問題，有效提升其運維效果，滿足配電網差動保護應用的各項需求，從而真正將技術的應用和價值體現。

但需要注意的是，對于現階段技術應用所面臨的問題，需要得到認可，確保在優化課程階段可以科學進行規范，以便于更加科學進行優化，保證5G專網技術應用效果同時還可以嚴格遵循各項標準，確保性能不變、配置不變、應用不變的情況下，真正將5G裝網技術應用的效果體現。

4 結語

總而言之，5G SA專網提供精準授時，可以通過切片的應用，真正實現低延時與大寬帶的優勢，滿足智能電網差動保護業務的各項需求，從而能夠有效拓展運行空間。而且在R16網絡成熟與運用的背景下，多種技術可以廣泛地融入各項技術當中，有效將5G專網技術應用的價值體現。但值得注意的是，在實際應用過程中，為了能夠有效提升運行效果，則必須通過5G技術的全覆蓋，有效助力電力行業對信息化與智能化發展，確保可以全范圍實現5G電力終端的運行。