智能電網通信優化策略研究

中圖分類號：TN929.5 文獻標志碼：A

0 引言

加強面向智能電網的 5G+ 先進無線技術研究與應用，可充分發揮該技術的作用，實現極低的時延和超高的可靠性，確保智能電網關鍵業務數據能夠實時、準確地傳輸[1]，有助于提升智能電網運行的可靠性與穩定性。智能電網向智慧化方向發展，須依賴大量數據的采集、傳輸及處理，可借助 5G+ 先進無線技術為智能電網中的各類智能設備和傳感器提供可靠的數據連接，從而實現數據的高效傳輸，推動智能電網的智能化發展。鑒于能源互聯網是未來能源發展的趨勢，可利用 5G+ 先進無線技術將電力系統與其他能源系統深度融合，為能源互聯網中不同能源系統提供高效、可靠的通信連接，進而實現能源的協同優化與互補利用[2]

1 5G+ 先進無線技術的意義

5G+ 先進無線技術（5G-Advanced，5G-A)是5G的演進版本。如圖1所示，該技術通過內生智能與跨層優化，推動行業從輔助生產環節向核心生產環節滲透，符合綠色網絡、低功耗終端Multi-SIM、新頻譜彈性小區的標準，為6G的發展奠定基礎。

圖1 5G+ 先進無線技術

5G+ 先進無線技術具有諸多顯著特點，如超高可靠性、超低時延以及高精度同步等。具體而言，傳統電網通信為追求超高可靠性能，會對智能電網中的繼電保護、配電自動化等關鍵業務的數據傳輸準確率提出極高要求，哪怕出現極小概率的數據丟失或錯誤，都可能引發嚴重的電力事故。而 5G+ 先進無線技術可通過采用先進的編碼技術、重傳機制以及冗余備份等手段，將網絡傳輸的可靠性提升到極高水平，達到99.9999% 以上，確保關鍵控制指令和監測數據能夠準確無誤地傳輸。在滿足超低時延方面，電網設備的快速保護動作和實時負荷控制等業務對通信時延有著嚴格限制，通常要求時延在毫秒級甚至微秒級[3]而 5G+ 先進無線技術可通過優化網絡架構、空口技術以及數據處理流程等，降低數據傳輸的端到端時延，例如：將時延控制在 1ms 以內，滿足智能電網的實時性要求。在高精度同步方面，智能電網的分布式電源接入和廣域量測系統等應用場景各個設備之間須保持高精度的時間同步。 5G+ 先進無線技術可利用基于衛星授時或光纖同步的方案，實現全網設備的納秒級同步精度，確保電網的穩定運行以及準確計量。

2現階段5G通信技術應用的問題

傳統智能通信網絡下的5G技術在滿足智能電網的嚴格要求方面存在諸多局限性，如可靠性欠佳、傳輸時延等。

2.1 網絡覆蓋廣度與深度

智能電網設施分布廣泛，已涵蓋偏遠山區的輸電線路和野外的變電站。盡管5G網絡在城市等人口密集區域的覆蓋逐步完善，但在一些偏遠地區，5G基站的部署密度不足，信號覆蓋存在盲區。此外，在地下電纜隧道和變電站內部等復雜環境中，5G信號的穿透能力有限，導致信號強度減弱、網絡連接不穩定，影響智能電網設備的數據傳輸和控制指令的下達。

2.2 通信可靠性

智能電網對數據傳輸的可靠性要求較高，電網調度指令須準確傳達，電力設備狀態實時監測數據傳輸不能出現錯誤。盡管5G技術具備高可靠性通信能力，但在實際應用中遭遇暴雨、沙塵等惡劣天氣或電磁干擾時，5G信號容易受到影響，出現數據丟包、傳輸中斷等問題，無法完全滿足智能電網對通信可靠性

近乎苛刻的要求。

2.3 低延時保障

在智能電網的某些關鍵應用場景中，如故障快速隔離、分布式電源的實時控制等，通信網絡須具備超低時延。5G技術雖然理論上能實現低時延通信，但在網絡擁塞或復雜業務場景下，難以始終保證穩定的低時延性能。另外，不同業務之間的時延需求差異較大，如何在多種業務并存的情況下精準地為智能電網業務分配所需的低時延資源，成為5G技術進一步優化的方向。

2.4 網絡安全防護

隨著社會的進步以及5G技術在智能電網中的深入應用，網絡安全風險日益增加。例如：智能電網涉及國家能源安全，一旦遭受網絡攻擊，很容易導致大面積停電等嚴重后果。此外，5G網絡的架構相對復雜，在與傳統電網系統的融合過程中，存在更多的安全漏洞和攻擊面。5G網絡中的切片技術可能導致不同業務切片之間的安全隔離不徹底，惡意攻擊者可通過一個切片滲透到其他切片，威脅智能電網運行的暢通性和安全性。

3運用 5G+ 先進無線技術優化智能電網的策略

為確保面向智能電網的 5G+ 先進無線技術得到良好應用，可開展網絡規劃與部署、業務適配與優化以及安全保障等工作，以推動面向智能電網的 5G+ 先進無線技術實現更好的發展，具體策略如下。

3.1進行網絡規劃和部署

利用 5G+ 先進無線技術進行網絡規劃和部署時，可通過定制化切片部署、邊緣計算節點布局以及與現有通信網絡融合等方式達成既定目標。在定制化切片部署方面，可根據智能電網不同業務的需求，了解輸電線路監測、配電自動化以及用電信息采集等方面的業務特點，有針對性地定制不同的 5G+ 網絡切片，從而提高技術應用效果。在具體實踐中，針對輸電線路監測業務，可依據實際情況，設置高帶寬和高可靠性的切片，高效實現定制化切片部署。針對配電自動化業務，可針對性地設置超低時延且可靠性較高的切片，使各項業務在獨立網絡環境中穩定運行，提高運行效率和質量。不同應用場景的關鍵指標要求如表1所示[4]

表1不同應用場景下 5G+ 關鍵指標要求

在進行邊緣計算節點布局時，可在智能電網的變電站和配電房等關鍵位置有效部署 5G+ 邊緣計算節點，讓節點對采集到的大量數據進行本地處理和分析，以減少數據傳輸量，降低網絡時延。在具體實踐中，可利用 5G+Δ 先進無線技術實時分析變電站設備的運行狀態數據，及時發現潛在故障并進行預警。在與現有通信網絡融合的過程中，可考慮智能電網已有的通信基礎設施，讓 5G+ 確定性網絡與光纖通信、電力線載波通信等現有網絡實現融合。在具體實踐中，針對長距離輸電線路，可借助光纖通信作為主干傳輸網絡，將 5G+ 作為末端接入網絡，以此實現優勢互補，顯著提高通信系統的可靠性，優化覆蓋范圍。

3.2進行業務適配與優化

利用 5G+ 先進無線技術進行業務適配和優化的過程中，可通過業務分類與優先級設定、應用層協議優化、實時監控與調整等方式達成既定目標。在業務分類與優先級設定方面，可對智能電網的業務進行合理分類，確定各類業務的優先級，使各類業務有序且高效地開展。具體實踐中，將繼電保護和故障搶修等實時性要求極高的業務設定為最高優先級；將用電信息查詢和電力營銷等非實時性業務設定為低優先級。利用 5G+ 先進無線技術根據業務優先級進行資源分配和調度，確保關鍵業務的服務質量。在應用層協議優化方面，可優化智能電網業務應用層協議，使應用層協議與 5G+ 確定性網絡具有良好的適配性，降低故障率，提高工作成效[5]。在具體實踐中，通過合理應用數據編碼和壓縮技術，減少數據傳輸量。此外，優化通信握手協議，可有效降低通信時延。在實時監控與調整方面，可通過建立智能電網業務運行的實時監控系統，賦予系統現代化和智能化的特點，使其具備良好的應用功能，對 5G+ 網絡承載的業務進行實時監測。一旦發現業務性能下降或網絡異常，及時調整網絡參數或進行故障處理，保證業務正常運行。

3.3 5G+ 先進無線技術安全保障

利用 5G+ 先進無線技術做好安全保障，可通過加強網絡安全防護、安全態勢感知以及制定應急響應機制等方式達成既定目標。在加強網絡安全防護方面，可合理應用先進加密技術和認證技術等應用性較強的技術，充分發揮技術作用，使 5G+ 確定性網絡長期保持安全性[6。具體實踐中，可對智能電網設備與網絡之間的通信數據進行加密傳輸，防止重要數據被竊取或篡改。此外，對設備和用戶進行身份認證，落實認證技術和訪問控制技術，確保只有授權的設備和用戶才能訪問特定網絡，避免網絡信息丟失或質量下降。在加強安全態勢感知方面，可構建 5G+ 網絡的安全態勢感知系統，利用智能系統實時監測網絡中的安全威脅和異常行為。在具體實踐中，可利用感知系統分析網絡流量和設備日志等數據，以便及時發現潛在的安全漏洞和惡意攻擊行為并采取相應措施進行防范[]。在完善應急響應機制方面，可有針對性地制定5G+ 確定性網絡安全應急響應機制，明確發生安全事件時的應急處理流程和責任分工，以便在出現安全事故時能夠迅速響應并采取有效措施處理問題，降低安全事件對智能電網的影響。

4智能電網通信優化技術的應用趨勢

面向智能電網的 5G+ 先進無線技術應用趨勢主要體現于技術融合、業務應用拓展、網絡性能提升趨勢等方面。

4.1技術融合方面

5G+ 先進無線技術應與網絡切片良好融合、與MEC邊緣計算融合、與TSN時間敏感網絡融合，朝著更好的方向發展[8]。重點在于保障各業務在超低時延、超大帶寬以及超高可靠性等方面的確定性需求，實現安全隔離和差異化服務。這樣能讓智能電網的實時數據分析和故障診斷等應用在邊緣側快速處理，減少數據傳輸時延，有效提高響應速度，進而實現增強電網運行穩定性和可靠性的目標。同時，實現通信網絡中數據的精確時間同步和調度，滿足智能電網中電力系統裝置對高精度時間同步的要求，確保電力業務正確且高質量執行。

4.2業務應用拓展方面

5G+ 先進無線技術也應順應業務應用拓展的趨勢發展，主要體現在以下幾方面：（1)在發電環節，針對分布式能源接入場景， 5G+ 先進無線技術可保障海量分布式能源的數據實時、準確上傳，使電網對分布式能源的遠程控制指令快速下達，進而提升分布式能源的并網穩定性，提高其運行效率。（2)在海上風電場景，要注重利用 5G+ 技術的大帶寬、低時延特性，實現海上風電平臺與陸地控制中心之間的高速數據傳輸，支持風電設備的遠程監控、故障診斷等業務[9]。(3)在輸電環節，應注重利用 5G+ 先進無線技術，借助其高精度授時和低時延特性，為輸電線路的差動保護提供較為精準的時間同步和快速的故障信號傳輸，從而提高輸電線路故障快速切除能力，保障輸電安全。(4)在配電環節，可利用 5G+ 先進無線技術在配網自動化場景中實現對大量配網終端設備的實時監控與控制，以便快速實現故障定位、隔離以及恢復供電，有效提高配電網的供電可靠性和運行效率。（5)在用電環節，利用 5G+ 先進無線技術，確保支持智能電表的電量數據采集和實時傳輸，以便實現對用戶用電信息的精準計量和分析，為電力公司的電費結算和負荷預測等提供良好的數據支持[10]

4.3網絡性能提升方面

5G+ 先進無線技術也應順應網絡性能提升的趨勢發展，以實現更低時延、更高帶寬[1]。在降低時延方面，隨著智能電網業務對實時性要求的不斷提高，5G+ 先進無線技術可進一步降低時延，滿足如配網差動保護等對時延要求極高的業務需求，切實實現業務的快速響應與高效處理[12]。在提升帶寬方面，智能電網中高清視頻監控和大規模數據采集等業務不斷增加，對網絡帶寬的需求持續提升。 5G+ 網絡可借助載波聚合等應用性較強的先進技術，達成既定目標，推動技術應用發展。

5結語

加強面向智能電網的 5G+ 先進無線技術研究，能夠切實推動面向智能電網的 5G+ 先進無線技術的落實與不斷優化提升，進而推進社會進步。在面向智能電網的 5G+ 先進無線技術研究過程中，為確保技術得到良好應用，可開展網絡規劃和部署、業務適配與優化、安全保障等工作。此外，還要把控好面向智能電網的 5G+ 先進無線技術的應用趨勢，可通過推動技術朝著技術融合、業務應用拓展、網絡性能提升等趨勢發展。持續提高技術應用效果，促進技術作用的落實與升級，讓智能電網在社會發展新階段實現長期良性運行，保障智能電網運行的穩定性和可靠性，為社會公眾提供更優質的用電服務，從而贏得社會公眾的用電支持，助力我國整體實現可持續發展戰略目標。

參考文獻

[1]朱斌，林琳，王光全，等.5G邊緣計算及切片網絡一體化部署策略研究[J].郵電設計技術，2022(6)：1-7.

[2]王愛民，劉斌，楊柏舜，等.基于5G邊緣計算的航道工程吊裝作業安全風險感知技術研究[J].江蘇科技信息，2022(23)：56-61.

[3]施海雷.滿足5G信號室內覆蓋需求的光線電分布式小基站優化設計[J].無線互聯科技，2025（5）：102-106.

[4]王晨越.基于物聯網的智能電網在線監測技術[J].電氣技術與經濟，2024(2)：85-87.

[5]王東山，馬躍，李艷，等.面向電力業務的“IP數據網 + 光傳輸網”協同統一控制技術[J].電信科學，2019(3) :116-121.

[6]喬德海，李學良，張同同.5G通信下的配電網差動保護數據同步傳輸方法研究[J].無線互聯科技，2024(24) :5-7.

[7]王翊丞，郭瑞，蒙彤，等.智能電網中基于代理盲簽密的隱私保護方案[J].計算機工程，2023(5)：150-164.

[8]曹瀟男，劉小勇，婁陽，等.下一代通信網絡中基于SDN的協議優化與控制技術研究[J].無線互聯科技，2025(10) :9-12.

[9]陳芳，趙春暉.基于邊緣計算與5G技術的電力信息通信實時性與安全性優化研究[J].無線互聯科技，2024(23) :4-6.

[10]吳小嵩，王岱琳.市級聯通本部L-DCN網絡優化提速設計[J].中國科技信息，2020（13)：75-76，78.

[11]YUAN Y F，ZHAO X W.5G:Vision，scenarios andenabling technologies[J]. ZTE Communications，2015(1):3-10.

[12]張德君.5G-A通感一體化網絡在低空經濟中的

應用研究[J].無線互聯科技，2025(9)：94-99.

(編輯 王雪芬)

Research on optimization strategies for smart grid communication

WANG Jian，TENG Fei， SUN Yu，GAO Qi(State Grid Anhui Electric Power Co.， Ltd.， Chuzhou Power Supply Company， Chuzhou 2390oo， China)

Abstract:Inorderto solvethe problemsof instability，poorreliability，andtransmission delayintraditional smart grid communication，this article conducts research onoptimization strategies for smart grid communication.By introducing 5G + advanced wirelesstechnology to efectively optimize smart grid communication，adopting a syllgism research method，the problems andoptimization strategies of5G technology application in thecurent stage are proposed，and the technical application trends are summarized. The research results indicate that 5G + advanced wireless technology has many advantages such as stability，high speed， low latency，and large capacity， which can provide new communication solutions for the development of smart grids.

Key words: advanced wireless technology; smart grid; 5G +