5G通信在电力系统中的应用

5G通信在电力系统中的应用

练智锋

（广东电网有限责任公司清远英德供电局，广东清远， 513000）

摘要：随着我国科学技术水平的不断提升，通信技术在很多领域都得到了有效利用。智能电网和先进的能源互联网涉及电力系统中的海量信息交互，需先进的通信技术支撑。5G通信系统融合了先进的网络技术，具有资源利用率高、传输速率快和频谱利用率高等方面的优势，在用户体验、传输时延和覆盖率等方面相比现有4G通信系统均有较大提升。然而，5G通信系统的能耗及安全性，仍是限制其在能源互联网中应用的主要因素，这些问题应充分重视。因此，本文首先对5G通信技术进行简要阐述。然后研究了5G通信系统在电力系统中的具体应用。

关键词：5G通信；电力系统；应用

引言

5G技术正协同着万亿级的移动产业链和千万级的就业机会向人们迎面扑来，一时间通信领域风起云涌，各行各业趋之若鹜，5G能源时代已经来临，5G正成为电力系统业界发展的风向标。近年来，能源行业积极实施“互联网＋”战略，全面提升行业的信息化、智能化水平，充分利用现代信息通信技术、控制技术，实现智能设备状态监测和信息收集，激发新型作业方式和用能服务模式。随着各类能源业务的快速增长，电网设备、电力终端和用电客户迫切需要通过最新的通信技术及系统支撑，以满足爆发式增长的通信需求。5G技术将支持能源领域基础设施的智能化，并支持双向能源分配和新的商业模式，以提高生产、交付、使用和协调有限的能源资源的效率。可再生能源、电动汽车、电网通信和智能电网等领域将成为5G在能源行业的重点应用场景

1、5G通信技术介绍

5G通信技术具体就是指第五代移动通信技术，是在4G移动通信技术基础之上进行研发。移动通信技术的研究对于社会的改变极为重要，在很大程度上提高了社会通信服务的质量和效率。而移动通信技术在研发以来分别发明了2G、3G、4G移动通信技术，移动通信技术每一次革新都代表着通信数据传输速度和质量的提升。到了5G移动通信技术，是现代社会最先进的移动技术，与之前的4G技术相比其主要具有两方面优势。首先，5G技术比传统4G技术的数据传输速率要更快。据相关技术研究表面，5G技术的数据传输速率可以达到10G/s,而传统4G的传输速率最快才可以达到百兆，从4G通信技术到5G通信技术，数据传输速率提升将近10倍左右。其次，从数据传输反应速度来看5G技术更有优势，数据传输反应速度也称作为网络延迟，网络延迟时间越短则证明数据传输反应速度更快，数据传输服务质量更高。据数据统计表面，5G技术的网络延迟在1ms之内，但是传统4G技术的网络延迟最低也在30ms左右，从网络延迟速度而言，5G技术又比4G技术速度提升了将近30倍左右。5G技术都比传统的4G技术有飞跃的提升，所以5G技术将会更加被广泛的应用。而在电力通信系统建设发展过程中，将5G技术进行应用新设计，有利于电力通信系统通信速度和质量的提升，对于整个电力系统的优化发展也起到了非常关键的作用。

2、5G通信在电力系统中的应用

2.1配电自动化的应用

配电自动化集成了计算机技术、数据传输及控制技术、现代化设备及管理技术，是一套综合信息管理系统。通过检测配电网的线路或设备状态，实现故障的智能判断、分析、定位、隔离以及故障区域供电恢复，通过提升网络智能水平，节省人力成本。配电网节点数量巨大，光纤通信系统全面覆盖的实现成本过高，无线通信网络能够使得配网自动化中馈线的量测、控制、自动隔离和恢复以相对较低的通信成本实现。基于5G通信系统的低时延特性，当发生异常情况时，配电自动化终端可将测量数据迅速回传，主站指令也将迅速发送至配电终端，基于通信网络快速控制开关、环网柜等其他相关设备，实现配网线路区段或配网设备的故障判断及准确定位，快速隔离配网线路故障区段或故障设备，最大可能地缩小故障停电时间和范围，使配网故障处理时间从分钟级缩短到毫秒级。

2.2可再生能源的应用

在过去传统的供电模式下，一般通过大型的热电站及水电站来满足人们的用电需求。如今为应对全球变暖和实现可持续发展，可再生能源发电得到了长足的发展和普及，太阳能、风能等各种可再生能源发电站越来越多，这使得供电和用电模式变得更加多元。同时，可再生能源发电的大量并网将给电网运行、管理带来新的挑战。①可再生能源发电的间歇性、随机性特点，给电网功率平衡、运行控制带来困难。②分布式能源的深度渗透使配电网由功率单向流动的无源网络变为功率双向流动的有源网络。可再生能源发电等新型分布式电源是一种建在用户端的能源供应方式，可独立运行，也可并网运行。用户既是用电方，又是发电方，电流呈现出双向流动、实时动态变化。因此，配电网急需发展新的监控和通信系统，实现分布式电源运行监视和控制，增加配电网的可靠性、灵活性及效率。

2.3输电线路巡检的应用

电力系统中，传统的输电线路巡检工作主要采用人工方式，受地理环境影响，部分地区只能徒步到达或无法到达，且人工巡检通常使用望远镜，无法全方位观察输电线路是否存在问题。近年来，随着无人机巡检及输电线路监拍装置的应用，人工巡检方式逐渐被取代。无人机巡检通常采用高清录像的方式，返回后对视频进行分析，缺乏实时性。利用输电线路监拍装置可实现实时监控，但受带宽影响，视频图像质量较差，导致后台工作人员无法及时发现问题。基于5G通信系统的大带宽性能优势，监拍系统产生的高清图像及视频可以实时传输至后台，提升输电线路的视频及图像监控效率。另外，对于无人机巡检场景，通过将5G通信模块集成至无人机内，可以实时地将拍摄画面传输至后台监控中心，便于工作人员及时发现问题，并针对存在问题重点核查，采取相应措施。

2.4M2M通信技术的应用

M2M通信技术是5G移动通信技术的核心内容。也是现代物联网技术的重要技术组成部分，在当前社会中M2M技术应用非常广泛，包括物联网通信系统建设、环境监测数据传输等。M2M通信技术的主要特点就是实现了人与机器之间的通信传输，优化了人与机器设备之间的通信传输质量。其在5G技术中的应用，提升了5G技术的应用广度。传统的4G技术是通过技术设备实现人与人之间的数据信息传递，5G技术中应用了M2M通信技术可以加强了人与移动网络、移动网络与机器设备之间的数据联系。电力通信系统中，电力设备逐渐增加、无人化技术、智能控制是电力系统和电力通信系统的发展方向。如果应用5G技术M2M技术模块，能够实现电力通信系统的通信控制提升，建立电力系统设备相互之间的自动智能通信控制，就能够在很大程度上减少人力对电力通信系统的控制，从而提升整个电力系统的智能控制水平。如果实现5G技术M2M模块在电力通信系统中的应用，将会是电力通信系统的人员、机器、系统之间控制关系的升级，真正意义上建立了“智能化”的电力通信系统。

结语

总之，随着中国南方电网公司战略目标的不断完善，电力物联网的重要性也在不断提升。电力物联网是物联网技术在智能电网中的一种具体表现形式和应用落地，既包含了电能的互联互通，又包含了信息的互联互通。因此，通信技术对于支撑先进能源互联网的重要性不言而喻。今年也是国家大力推进5G规模化商用的一年。5G通信技术将重塑未来生活方式，也将重塑电力与能源系统。

参考文献

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[2]张松磊,陈小倩,陈功伯.5G移动通信发展趋势与若干关键技术探究[J].数字通信世界,2018(03):60.

[3]王玲.试论移动通信技术发展、5G优缺点及应用[J].电子元器件与信息技术,2019,3(05):110-113.