5G移动通信技术在降低电力通信系统时延的应用分析

5G移动通信技术在降低电力通信系统时延的应用分析

李钊

国网山西省电力公司晋中供电公司信息通信公司 晋中， 030600

摘要：5G技术的出现使通信技术层次得到了进一步提高，该项技术在实际应用期间成为了可能，而在电力系统系统中5G技术应用取得了不错效果。将5G技术合理应用到电力系统系统中，能够降低电力系通信系统时延，而为了充分发挥5G技术作用，要加强对5G技术应用的分析。

关键词：5G技术；电力通信系统；设备连接；数字化

现代电力系统中接入了大量分布式电源，配电网在长期运行过程中出现的各种故障特性发生了显著改变。为了快速检测和隔离各项故障，传输交互信息时延需要控制在15ms以内，对于电力通信系统来说，要重点强调可用、时延、可靠等内容。

1 5G技术在电力通信系统中优点

5G技术在电力通信系统中优点主要体现在以下几个方面：

（1）传播速度快

5G技术与现在覆盖范围广泛的4G技术相比，传播速度更快，网络容量也会不断扩大，可以在一定时间内，让更多人都进入到网络中，对网络进行应用。传播速度的加快可以减少信息时延的发生。除此之外，通过对5G技术的合理应用，通信设备商对各项零件进行了详细处理，减少数据时延^[1]。总而言之，5G技术在具体应用期间的主要优点就是时延小、速度快。

（2）采用毫米波

毫米波在微波和红外波两个频率间，其兼顾两种技术特点，主要体现在以下几个方面：

①通信容量大

数字设备的出现使人们的生活更加丰富，但是也存在一定问题，数字信号会占有大量频带资源，针对这一问题，可以采用5G技术下毫米波解决。毫米波覆盖范围广泛，可以满足数字信号在具体传输过程中的实际需求，进而高效传播信息^[2]。

②全天候通信

毫米波与红外线相比，其受灰尘、烟雾等因素的影响较小，毫米波能够穿透这些介质，毫米波能够很好适应各种恶劣环境，确保电力通信系统在运行过程中的稳定性。

③较强的抗干扰能力

毫米波频率高，因此能够干扰毫米波的因素并不断，因此，在信息传输过程中，信息通道稳定。

1.3 可以实现多设备连接

通过对5G技术进行合理应用，大范围布置天线，可以支持数百人同时工作，同时，在建设5G基站时，可以支持同频全开，能够在同一时间完成发送与接收，这一方面能够减少时延，另一方面还能够提高网络传输次数。

正因为5G技术具有上述优点，在电力通信系统建设过程中，要与5G技术进行结合，通过对5G技术的应用，保证电力系统在运行过程中的高效性、可靠性，满足各项工作开展需求^[3]。5G技术的发展与应用，促进了数字化科技变革，可以合理融入云计算、人工智能、大数据等各项技术，达到毫米级时延，确保电力通信系统在运行过程中的安全性与稳定性。

2 电力通信系统时延测试分析

2.1 测试流程

（1）DTU（配电自动化终端 ）开机运行后，利用电力专用CPE（客户前置设备）连接到5G网络，利用CPE精准授权时接口，实现时间同步，延时可以控制在10μs以内。

（2）每个DTU在运行过程中都能够完成对电流值的采集，具体作业开展可以依据事先设定好的周期，将电流值专用5G CPE发送给对端电力专用5G CPE，然后发送给对端DTU。

（3）每个DTU在运行期间，都能够接收到相邻DTU收集到的电流采样值，同时，对比分析同时刻自身采样值与相邻DTU采样值两者之间差值，对差值大小进行分析，若该数值大小超过某一阈值，此时，DTU会主动与相连DTU断开，从而达到隔离目的^[4]。

2.2 整体与分段测试时延

差动保护业务要将关注的重点放在本端DTU接口对端DTU接口时延。在具测试开展期间，将两个协议转化能服务之间的ping包时延数值取一半，将获取到的数值作为DTU到DTU单项传输低时延近似值，在具体问题分析过程中，考虑到协议转换时长约为0.1ms，可以忽略。DTU在运行期间解析采样值，对本次上电后与对端DTU通信最大时延数据进行记录，然后利用液晶屏显示各项信息。测试预期：端到端之间的整体时延不会超过15ms。

2.3 测试通信系统可靠性

2.3.1 设备运行可靠性

设备运行可靠性指定是设备在具体运行期间上的稳定性，或者说在指定时间内，不会出现各种问题程度。本次场外测试通信系统可靠性能够满足应用需求。

2.3.2 分析通信每块在线率

对终端在具体运行过程中的在线情况进行合理测试，每间隔60s与通信终端进行一次通信，进行测试的目的是在一定时间内的通信模块在线率进行计算，完成对通信模块具有可用度的合理验证^[5]。具体测试步骤如下：

1. 在核心网测与一个ping包服务器进行连接。

2. 开启CPE，使其处于运行状态，然后将其与5G网络进行连接，从而开展后续测试工作。

3. ping包服务器在运行期间，每间隔30向CPE终端ping包，具体测试作业开展期间，为了完成相应检测工作，需要连续ping包240次。

4. 统计ping包成功次数，然后对通信模块进行应用，进行在线率计算。

5. 完成该项工作之后，要重复（1）-（4）步骤。

具体测试作业进行期间，测试预期：CEP可以正常运行，在运行过程中不会出现任何问题，ping测返回时延正常，在具体测试过程中，测试的CPE始终都保持在线状态。

2.3.3测试丢包率

测试丢包率的核心目的就是对DTU通信丢包率进行精准计算，通过验证对通信系统可用度进行明确。具体测试工作开展的测试步骤如下：

1. 测试工作开展时，将两个性能良好，满足作业需求的CPE连接到5G网络中。

2. 协议转化服务器1与CPE1对应的交换机进行连接，而协议转化服务器2与CPE2对应的交换机连接，具体连接必须一一对应，不得异常连接，以免影响测试效果。

3. 测试人员采用fping工具开展相相应测试工作，在协议转换服务器1上对协议转换服务器2ping包，从具体测试情况来看，ping包周期为1ms，大小为300Byte，测试10万次，同时，工作人员要对ping包丢包率进行精准计算，确保计算结果准确。

4. 测试过程中重复（1）-（3）步骤。

测试丢包率预期：CPE和DTU性能良好，可以稳定运行，测试期间未发生丢包现象。

3 结语：

总而言之，将5G技术应用到电力通信系统中是可行的，为了充分发挥5G技术，要加强对5G技术在具体应用期间的研究，确保5G技术作用能够得到合理发挥。将5G技术应用到电力通信系统中，工作人员要全面把控5G技术的具体特点，要依据电力通信系统技术发展需求与运行特点，合理应用5G技术，与此同时，还要加强对技术的创新与应用，实现对电力通信资源的优化，建设性能良好的电力系统，满足应用需求。

参考文献：

[1]阚拓.5G网络切片在电力系统业务承载中的时延性分析[J].科技风,2021(20):191-192.

[2]李洪丰,李兴,李洪涛,张金修,华建强.5G专网在电力系统基建工程中的应用研究[J].现代信息科技,2021,5(12):139-144.

[3]林密,于祝芳,陈龙,洪杰,蔡文斌.考虑通信影响的电力系统运维可穿戴设备可靠性评估方法[J].电子设计工程,2020,28(09):107-111.

[4]魏向欣,何涛,李一航,高强.5G网络切片承载电力系统业务的时延特性研究[J].电力信息与通信技术,2019,17(08):7-12.

[5]李明贞,刘建明,王航,周文俊.通信系统时延抖动对基于行波法的电力线路故障定位影响分析[J].电信科学,2018,34(03):170-176.