5G技术在增量配电网配电自动化中的应用

5G技术在增量配电网配电自动化中的应用

黄桂顶 ,黄俊 ,韦浩业

广西电网有限责任公司河池金城江供电局  547600  广西河池市

摘要：随着我国智能电网的规模化的建设，为满足当前社会发展中对电力系统提出的更高需求和要求，要积极推进增量配电网的建设，在其配电自动化中加强对5G技术的有效应用。本文从5G技术的特点出发，对其在增量配电网配电自动化中的具体应用进行深入研究，希望能为电力行业的发展提供参考。

关键词：5G技术；增量配电网；配电自动化

引言：社会经济与科技水平快速发展的新时代下，社会生产生活的有序开展离不开电力资源的持续性供应，同时对电力系统提出更高要求，因此，国家能源局和国家发改委提出了增量配电网，并将先进的5G技术融入其中，将实现增量配电网配电自动化的全面优化，确保其电力稳定供应的同时，切实保障系统安全运行。

1.5G技术的特点

相较于4G技术，5G技术的超高可靠低延时通信可以将系统平均响应时间得到极大限度地缩短，从4G的50ms降至1～2ms，使数据传输速率得到大幅提升，使系统延迟问题得到有效解决，其实际的应用效果甚至可以与光线通信相提并论。在增强配电网配电自动化中应用5G技术，可以使其继电保护通信和配网自动化使用需求完全满足。在增量配电网配电自动化中应急现场自组网综合应用、移动式现场施工作业管控、线路无人机在线监测、配电站室智能巡检等多个应用场景都可以应用5G增强移动带宽，使其网速得到进一步提升，从理论上分析，5G网络传输速度要比4G LTE蜂窝网络的速度快上百倍，最高可达10Gbit/s[1]。

随着我国5G网络基础设施的建设，不论是从技术水平方面，还是建设规模方面，在全球中都居于领先地位。作为数字经济发展的基础要素，5G技术也是我国大力推进城市数字化建设的重要内容，在该技术的具体应用中涉及社会生产生活的各个方面，尤其对于增量配电网中多元化、规模化的数据信息采集和网络传输连接，都可为其提供有效的技术支持，促进我国增强配电网配电自动化水平不断提升，保证输送电运营管理效率和服务质量。

2. 增量配电网配电自动化中5G技术的具体应用
   1. 低延时超高可靠通信

5G技术的出现使各个行业领域通信技术的应用效果得到显著提升，使各种电气设备的使用需求得到极大限度的满足，尤其在增量配电网中可以实现万物互联的目标，通过远程管理与设备控制完成对电力设备的操作，同时对多个电子设备实现全面覆盖，在该技术强大的性能支持下，同时支持对大量设备的操作，充分展现增量配电网配电自动化的运行效果，推动其各项业务活动有序开展。基于对增量配电网通信设备的全面覆盖，为发挥5G技术在其配电自动化中的应用优势，基于其超高可靠低时延通信的特点，可以在极低的延时下完成多个指令的发送，为系统稳定运行提供保障。

在增量配电网配电自动化的全过程中，由于电能传播速度极快，为确保对该电力系统运行期间提出的各项需求与指令及时响应，就要确保指令发出的精准性。为解决该系统故障初期频率急速变化等问题，在其精准控制指令中，就要按以不同的控制要求为依据，构建分钟、秒、毫秒等多个等级的控制形式，使增量配电网的应用效果和5G技术的应用价值得到最大限度的发挥。根据系统控制等级的划分，要使其在时延、时间等方面满足该配电网配电自动化的差异性要求，实现对不同等级的精准控制。以5G技术在增量配电网配电自动化中配电网差动保护场景的应用为例，由于该场景下对客户端和端网络信息交互的延迟和网络授时的精准度具有严格要求，其延迟要控制在15ms以内，并使其精准度不超过10μs[2]。只有5G技术在兼容多种场景下信息获取要求，并实现配电网差动保护。

2.2高带宽大容量通信

电力行业的现代化发展对通信网络带宽提出更高要求，为保证增量配电网配电自动化的运行质量，应用5G技术可以实现对配电自动化的安全监控，通过监控视频与图像完成信息整理，保证监控过程的有效性和监控结果的可靠性。在5G技术支持下，促进通信带宽和效率的大幅提升，同时保证还能保证大容量文件的传输质量，在实际应用中根据其工作需求对历史数据进行追溯，将其作为经验总结和机器学习的重要内容。以增量配电网配电自动化的视频监控为例，当前常用的安全监控技术中加大了无人机监控工作的开展力度，借助5G技术将系统运行期间拍摄到的视频信息向主站传输，根据视频内容对不同地区电力系统实际的运行状况展开科学分析。为保证视频传输效率和质量，其分辨率对带宽的要求相对较高，应用5G技术可以使视频数据的传播过程以超高速率完成，同时避免因一味追求传播速率进而压缩视频大小，最终导致其分辨率严重降低，影响后续主站分析结果的准确性。在安全监控的全过程中综合运用虚拟现实技术，还可以有效处理监管数据，通过配电自动化全景图确保增量配电站运行的安全性和稳定性。

在移动智能巡检工作中，要保证对不同区域现场情况监管的全面性，就要积极开展多项巡检业务，考虑到不同业务在开展过程中对通信能力具有不同的要求，为有效满足其功能性需求，可以借助5G技术构建智能巡检模式。应用无人机搭建巡检场景，对其安装5G机载终端，开展增量配电网杆塔巡线和电力线等巡检工作。这种无人机线路巡检模式，不仅可以各种复杂地形下的增量配电网进行有效巡检，保证巡检人员安全，降低巡检工作的复杂性，还能将采集到的巡检信息向当地的5G基站进行直接传递，提升巡检工作效率，推动后续工作高效开展

[3]。此外，智能机器人也是开展增量配电网配电自动化巡检工作的重要方式，通过红外、可见光等各种检测设备开展智能巡检工作，替代电力运维人员完成巡检并根据检测到的数据信息完成检测报告的自动生成与上传，自动录入系统缺陷，为后续故障恢复工作提供数据支持。

2.3大规模机器类通信

增量配电网配电自动化运行期间，会同时运转多个电力设备，通过5G技术可以实现不同电力设备之间的互联互通，通过电网与物联网的关联，强化设备运行数据的共享性，将其作为配电自动化负荷预测与控制的重要依据，构建小区与小区、家庭与家庭的集群式管理模式，提升用电管理效率。通过对5G 技术的应用，可以接入大规模设备和系统，通过电网运行信息、生活信息、用户信息等实现对用户综合负荷的精准预测，同时根据其实际的用电水平，刻画用户画像，明确其用电需求，推动增量配电网配电自动化的高效开展，实现对增量配电网负荷的精准控制。

在用电信息采集系统运行中，其数据流向主要包括下行数据和上行数据。下行数据流主要实现控制工作，利用集中器等设备通过主站发出操控指令，然后完成合闸、跳闸等控制业务。上行数据是居民用户和企业单位等主体，在集中器提交电力数据，使其通过上行通道向系统主站传输，作为后续配电自动化完成的重要依据。在5G技术支持下的用电信息采集主要包括主动上报、随机采集、定时采集三种，其中应用最多的是定时数据采集，采集终端通过对采集频率的调整，定时开展用电信息采集工作，并在集中器中缓存所有的数据记录。基于5G技术的大规模机器类通信特点，实现对多设备的连接和覆盖，在增量配电网配电自动化的用电信息采集中，不仅可以提升其系统功能性，保证数据采集质量与系统运行效率，还能通过信息存储与整合，实现信息共享，保证增量配电网稳定运行，满足电力用户安全用电需求。

结论：综上所述，在我国大力推进增量配电网建设的基础上，在其配电自动化中加强对5G技术的有效应用，不仅可以使当前智能化的电力系统更加完善，还能促进增量配电网信息采集、数据处理、指令传达等多项业务高效开展，通过智能巡检和自动恢复保证电力系统运行安全性和稳定性，推动增量配电网高效发展。

参考文献：

[1]张玉明. 5G通信技术在智能电网中的应用要点探讨[J]. 通信电源技术,2022,39(1):147-149. 

[2]吕楚昊. 5G通信技术在智能电网中的应用及其发展[J]. 光源与照明,2022(1):213-215.

[3]赵志强,陈震,邓寻,等. 5G技术在新型电力系统中的应用[J]. 集成电路应用,2022,39(8):268-270.