5G技術賦能智能電網行業應用實踐探究

丁智 郭釗杰 秦潔 唐論

摘要：文章以智能電網行業發展為研究對象，從產業升級的角度探討了5G技術對電網行業的應用實踐。首先，對5G技術和智能電網的相關概念、特點等內容進行了簡要概述。其次，結合當前我國智能電網行業發展現狀的綜合了解，詳細介紹了5G技術在智能電網中的應用場景，如大寬帶、低延遲和廣連接等。最后，提出了推廣5G技術在智能電網行業中的建議。文章強調了加強對5G技術應用和推廣的重要性，強調加快5G技術應用標準化建設，并通過試點項目和經驗分享來促進5G技術在智能電網行業中的應用。這些舉措將為智能電網行業的可持續發展提供堅實的技術支持。

關鍵詞：5G技術；智能電網；應用實踐；應用場景；推廣建議

電網業務與廣大人民群眾的日常生活有著極為密切的聯系，積極開展電網技術升級，采用先進的5G技術來為智能電網行業賦能，使其在原有性能的基礎上具備超高寬帶、超低時延和超大連接能力。這不僅有助于推動我國電網行業在新時代轉型升級發展目標的實現，使其盡快步入智能化發展的快車道，還有助于用戶用電滿意度的大幅度提升。在新時代背景下，要按照“十四五”規劃關于建設現代化能源體系的重要指示，積極運用5G技術，加快電網行業的智能化、數字化轉型。

一、5G技術及智能電網的概述

（一）5G技術的概述

5G技術是第五代移動通信技術的簡稱，經過了1G到4G技術的發展，5G技術的優勢在實際應用中更加明顯，不僅能夠顯著地提高帶寬的傳輸速度，降低通信時延，而且在可靠性方面也有所保障。這些優勢使得5G技術被廣泛應用于智能電網的建設和發展過程中，以確保電力系統穩定、高效、自動化、平穩地運行。

（二）智能電網概述

電力系統作為國家重要的基礎設施，在建設過程中對其穩定性、高效性、自動化程度等方面都有著更高的要求。因此，我國開始將各種高、精、尖技術應用于電力系統的建設過程中，進而形成了電力系統各部分之間的信息共享和交互，從而成功構建了新型的智能電網系統。該系統具有以下幾個重要特點：

第一，配電的自動化。智能電網將先進技術集成到系統中，利用智能終端等模塊可以自動化的感應用戶的用電需求，并且進行自動化的配置，以高效利用電力資源。同時，智能電網中的各種終端設備具備自我診斷功能，可以實時分析和上報自身的運行狀態和參數。部分設備能夠自我修復，而其他設備可以自動報警并通知相關維護人員進行干預，以降低電力系統的故障概率，滿足用戶不斷增長的用電需求。

第二，精準地負荷控制。電力系統中對負荷的控制需要高度精準，電力的終端設備及時反饋運行情況，并對歷史數據進行儲存和上報，控制中心對這些數據進行分析，準確預測后續的用電情況。同時，這些計算和分析需要在短時間內完成，以實現精準地負荷控制，自動完成用戶的電量使用和控制工作。

第三，智能化的指揮和調度工作。目前，智能電網的相關設備已經覆蓋電力系統的大部分地區，這些地區能夠利用智能化的電力設備，對用戶的用電數據、電力設備運行情況等進行及時、正確地上報，從而降低檢修工作的工作量和工作難度，幫助檢修人員及時發現和排查故障。同時，智能電網還可以對某些非常見的故障進行上報，成為故障分析的典型，并在后續加入智能分析數據庫，從而有效地提高指揮和調度工作的效率。

第四，安全監控。電力系統除了需要穩定的運行環境之外，安全性也是非常重要的因素，尤其是在一些環境惡劣地區的設備機房、變電站、智能設備終端等，往往無人值守，因此必須要具有安全監控功能，才能實現及時、正確地管理。智能電網可以通過設置監控設施、傳感裝置等，實現遠程控制，及時感應產生并報警安全問題，避免安全問題的擴大化，最大程度減少對電力系統的影響。

二、5G技術在智能電網中的應用

（一）5G“大帶寬”的應用場景

5G技術最顯著的特點是提高了帶寬的傳輸速度，進而降低信息傳輸的延遲。在智能電網中，5G技術的應用主要是通過“大帶寬”的優勢實現。具體來說，智能終端將收集到的信息傳送給控制系統，控制系統通過對信息的分析給出相應的處理信號，并將處理信號傳送回智能終端，以確保智能終端能夠及時作出反饋。5G“大帶寬”的應用場景主要包括以下三方面：

第一，5G技術與無人機技術的結合。無人機技術可以通過對電網設備的巡視，確保數據能夠及時、安全、可靠地傳輸回來。這種巡視方式不僅集成了無人機技術，還包括圖像識別技術和圖像傳輸技術，能夠全方位記錄電力系統設備的缺陷，并提供相應的解決策略。5G技術與無人機技術的結合能夠滿足在惡劣環境下對電力系統的巡檢需求，使巡檢內容更加簡單化、智能化，降低人力投入成本，并解決了電力系統故障時常見的“操作難”和“分析難”的問題。

第二，5G技術與電力線路檢測的結合。為了確保電力系統運行的穩定性，因此在電力系統中會分段設置一些監測點，這些監測點的數量比較多，每個監測點的檢測結果數據量比較大，而且需要及時進行傳輸。因此，可以充分利用5G技術的“大帶寬”就有了用武之地，實現監測點高清照片甚至視頻的實時回傳，并對系統周圍的環境進行實時傳輸，從而降低電力系統設備被破壞的概率。

第三，5G技術與變電站巡檢技術的結合。變電站作為智能電網中的重要設備，需要進行及時地巡檢。通過將5G技術的應用，可以將變電站的巡檢工作自動化，能夠完成云端、變電站設備之間的信息傳輸與交互，并及時、全面地收集變電站的信息，確保變電站作業的穩定開展。

（二）5G技術“低延遲”的應用場景

“低延遲”是5G技術的重要特點，智能電網也對“低延遲”有著較高的要求，因此5G技術“低延遲”的應用在智能電網中也非常普遍，主要包括以下幾點：

第一，5G技術與電網差動保護。智能電網中的一個重要需求就是當檢測到某個故障點時，能夠快速定位故障區間，并盡量繞過故障段，確保其他區域的正常供電。這是差動保護原理在智能電網中的一個重要應用，目前將5G技術與電網差動保護相結合，利用其“低延遲”的特點，能夠將信息快速進行傳輸，并精確判斷出故障區域，延遲基本上小于一百毫秒，能夠瞬間完成故障設備的切換，進一步縮短智能電網的故障時間。

第二，5G技術與精準負荷控制。智能電網通常會在一些終端上安裝負荷檢測裝置，這些裝置通過傳感器收集負荷數據，并通過智能終端將數據上報，控制中心在收到上報的數據后，需要快速響應并將控制信號傳輸給智能終端，以實現精準負荷控制。將5G技術加入精準負荷控制場景中，能夠利用其“低延遲”的優勢，實現毫秒級別的快速響應，同時還能彌補傳統通信模式下延遲高、維護難、接口轉換比較多、成本較高等缺點，在降低智能電網維護成本的同時，提高精準負荷控制的精度和效率。

第三，5G技術與智能分布式FA的結合。在智能電網中，可以利用分布式FA技術實現故障信息與控制信息的交互，減少了中間的主站環節，進一步降低了故障的持續時間，同時，可以實現故障區域的隔離與非故障區域的網絡重構，從而提高智能電網的高可用性。目前，智能分布式FA技術與5G技術的結合已經成立了部分試點，并取得了良好的效果，能夠利用5G技術“低延遲”的特點實現故障隔離和供電快速恢復，進一步縮小故障范圍，并將故障恢復的速度降低到秒級別。

（三）5G技術“廣連接”的應用場景

5G技術不僅具有“大帶寬”和“低延遲”的特點，而且還具有“廣連接”的特性，為智能分布式技術的推廣和應用奠定了良好的基礎。目前，5G技術“廣連接”的應用場景主要包括以下幾個方面：

第一，5G技術與分布式電源技術的結合。將分布式電源技術應用到新能源類型的智能電網中，以光伏發電為例，需要對電站進行更小粒度的劃分，從而實現對電力輸送的精準控制。而5G技術的應用，可以有效地實現電力的平滑輸送，解決了傳統光伏發電站電力資源輸送不穩定的情況，已經具備分布式電源的群體控制能力。因此，分布式電源技術與5G技術的融合，可以解決光伏發電站等新能源電力系統建設中的部分難題，推動新能源發電技術的進一步推廣和應用。

第二，5G技術的“廣連接”能力，可以使得某個區域內能夠接入更多的智能終端設備，例如智能終端監控系統、倉儲設備、機器人設備等，進而實現對多種數據的收集和傳輸以及物質資源的有效利用。在節約人力成本的同時，還可以提高物質資源調度的效率，進一步降低智能電網的運營成本。此外，5G技術還可以與其他相關技術進行有效結合，最終實現智能化的物質管控網絡，為5G技術與智能電網技術的推廣打下良好的基礎。

第三，5G技術與移動辦公技術的結合。移動辦公技術可以幫助工作人員擺脫時間和空間的限制，隨時隨地處理工作相關的內容。5G技術的應用可以使得移動辦公更加便捷，利用智慧郵箱、協同辦公等多種方式來提升移動辦公效率，同時還可以與AI技術相結合，進一步降低信息傳輸的時延和人力成本，這也是5G技術與智能電網技術的應用方向。

三、5G技術在智能電網行業中的推廣建議

（一）重視5G技術的應用和推廣

綜上所述，目前5G技術已經被廣泛應用到智能電網的建設過程中，并且取得了良好的效果。但是，5G技術的內容非常復雜，包羅萬象，還有很多未被發現和應用的優勢，可以進一步提高智能電網的可靠性，降低電力設備的維護成本。因此，需要更加重視5G技術在智能電網領域的推廣和應用。

首先，深入了解5G技術的概念及特點。5G技術是一項復雜的技術，其中包含的專業技能和應用場景非常多。因此，為了更好地推動5G技術在智能電網中的應用，需要對5G技術進行深入地研究。例如，智能電網可以成立與5G技術相關的實驗室，將5G技術的優勢與智能電網相結合，通過開展相關的技術實驗，收集真實、可靠的實驗數據，并推動5G技術在智能電網中的應用。同時，智能電網部門還可以與5G技術相關的高校進行合作，通過聘用高、精、尖類型的人才，致力于5G技術的鉆研和應用，為后續智能電網的發展提供更多的技術保障。

其次，鼓勵5G技術在智能電網中的進一步推廣。一方面，國家需要出臺相關的政策，鼓勵5G技術與智能電網技術相融合，明確相關的應用方向，在相關政策的引導下，促進5G技術的研究和創新，進一步突破技術研究中的難題，并為后續5G技術的應用和推廣鋪平道路；另一方面，智能電網部門也需要提高對5G技術的重視程度，通過增加技術研究預算、鼓勵創新、聘用5G技術人員等方式，鼓勵5G技術與智能電網的發展和融合。

（二）5G技術應用的標準化

5G技術的推廣和應用需經過標準化流程，使得絕大多數的應用場景都能遵守相關的標準，避免出現各自為政的情況。5G技術應用的標準化主要包括以下兩個階段：

首先，推動技術標準的形成。5G技術的推廣和應用需要先制定相關的技術標準，進而解決不同電力設備、不同智能終端的統一問題，為后續的推廣和應用掃清障礙。在制定技術標準的過程中，需要充分調研當前5G技術的內容、發展趨勢、應用方向、應用范圍等內容，使得制定的標準更加現實化，盡量縮短與實際應用場景的差距，可以降低后續5G技術應用和推廣的難度。

其次，推動技術標準的落地。技術標準被制定出來后，還需要進一步執行和落地，從而使得5G技術能夠更好地應用到智能電網的發展過程中。推動技術標準的落地是一個長期的過程，需要循序漸進地進行。一方面，針對尚未開展的智能電網項目，必須嚴格遵循最新的5G技術標準，并且在設計和實現時需要具有一定的前瞻性，為后續技術的升級換代留下足夠的空間；另一方面，在推動技術標準應用和設備升級時，對于一些歷史遺留問題，可以采用逐步替換、分段替換等方式，避免影響電力設備的正常運行，確保電力系統的穩定性和可用性。

（三）建立試點進行嘗試和應用

5G技術在智能電網中的推廣和應用，需要經過實驗室理論研究的階段以及實際投入推廣兩個主要階段。在研究5G技術到達理論成熟階段之后，實驗室需要在相應的試點區域進行應用，如果試點階段也非常成功，就可以進一步擴大應用的范圍，最終推動5G技術在智能電網中的全面應用。建立試點進行5G技術的嘗試和應用需要參考以下兩點：

第一，建立5G技術的應用試點。5G技術的應用試點是全面推廣的重要環節，一方面，在建立試點區域時，需要從大面積相似的電網中選擇具有代表性的區域進行試點，如目前進行中的深圳移動與深圳電網的合作試驗。同時，選擇的試點類型要盡量多，能夠覆蓋5G技術應用的多種復雜場景，如5G智能電網廣域專網、5G智能電網室內深度覆蓋增強、5G智能電網低時延性能提升等，對于某些小范圍的特殊應用場景可以先舍棄，在后續的應用中再進行推廣，盡量縮短試點的實驗時長；另一方面，在應用試點建立之后，需要對各個試點的實驗參數進行詳細記錄，并且通知電力設備的維護者、使用者，使其能夠充分了解相關實驗，避免因人為操作失誤影響實驗數據，確保實驗過程的真實性。

第二，在5G技術試點得到成熟的應用之后，還需要進一步擴大應用的范圍，在此階段也需要積極地收集實驗數據，持續觀察5G技術的應用情況，當出現實驗數據與真實應用數據不一致時，需要詳細記錄并分析，找到問題的關鍵點，并不斷進行完善和創新，使得5G技術的應用更加成熟。

四、結束語

綜上所述，5G技術賦能智能電網行業，符合當今國家關于建設現代化能源體系的目標要求。在未來的發展中，我們要在以往實踐成效的基礎上，繼續砥礪前行，著力于智能電網的技術升級工作，在對5G技術功能、潛力進行深入開發的基礎上，結合我國智能電網行業發展特點和需求，對5G技術進行精準布設，使之能夠全面覆蓋到電網的發、輸、變、配、用等各個環節。

作者單位：丁智 郭釗杰 秦潔 中國移動通信集團廣東有限公司深圳分公司

唐論 南京華蘇科技有限公司

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丁智（1974.03-），男，漢族，黑龍江克山，碩士研究生，工程師，研究方向：移動通信。