5G技术在电力系统中的研究与运用

摘 要：对于智能电网而言，其建设不仅可以在一定程度上提高电网的运行效率，而且还可以提高供电可靠性。当前，5G技术已经在许多行业得到了开发和应用，因此电力行业要紧跟时代的潮流，在智能电网建设中加强对5G技术的研究，进一步将更多新型技术应用到智能电网建设过程当中。与此同时，5G技术在自动配电、负荷控制、对电力使用情况采集等多个领域具有较好的使用效果，所以在未来的一段时间内，电力系统要加强5G技术在其中的应用。本文主要通过对5G技术在电力系统中的研究与运用进行详细的分析与阐述

关键词：5G技术;网络架构;电力系统;应用;发展前景

在最近一段时间以来，国家电网加快了推进智能电网的建设。在分布式能源接入、电动汽车服务、配电自动化和用户双向交互等多样化领域得到突飞猛进的发展背景之下，各种电网设施、电力终端和电力用户的通信需求大量上升，它们迫切需要实时、稳定、可靠、高效的新兴通信技术和系统支持，进而在一定程度上提高信息化、智能化水平，为社会的可持续化发展提供强有力的能源支持。

步入二十世纪，国家电网进一步提出了构建通用电力物联网的战略部署，这是加快推进“三型两网”建设的主要内容。无处不在的电力物联网将在最大限度上为用户、电网企业及其设备、发电企业及其设备、供应商及其设备、人和物联网生成共享数据，从而为用户、电网、供应商和政府进行服务。

1. 5G技术的特点

在最近的一段时间里，5G技术被全面提出，随之人们逐渐地进入5G时代。对于5G技术而言，其具备以下几项特点：第一，带宽容量急剧提升，传输速率翻倍。第二，智能设备和移动终端数量得到了大幅度的提升。在5G技术得到逐步应用的背景之下，移动数据业务的传输速度比4G传输高出数百倍，连接数量极大增加。与4G网络的应用相比，5G网络的连接数有了很大的提高，并且都具备了低时延、低功耗的特点。第三，在进行点对点的传输过程中，5G网络的运用降低了传输时延和功耗。第四，由于5G技术主要向个性化的方向发展，进一步去满足用户实时信息交互的实际需求，因此其在一定程度上提高数据应用的特异性和适应性[1];第五，智能网管。5G技术在根本上提高了频谱利用率，从而使得终端成本得到了有效的降低。

2. 5G技术的网络架构

对于5G技术的通讯系统而言，其主要是由宏基站、微基站和核心网共同构成，其中核心网[2]主要是进行控制系统以及数据信息的输送，是整个通讯系统的“总指挥”;而宏基站主要是利用光纤将微波与核心网进行相互之间的连接，在不同地域中的基站以及用户信息主要是通过无线的方式进行通信，而宏基站就可以当作通讯系统中的“中枢神经”。

3. 5G技术在电力系统之中的研究与运用

3.1 无线智能仪表的运用

随着电力物联网的大肆建设，众多的智能仪表将会被应用在配电网的方方面面，由于5G技术本身拥有高传输速率、低时延等特性，致使它可以完全的满足仪器的检测需求。加上其传输效率极高，可以有效、科学地将智能仪器搜集的数据信息在第一时间传输到云端服务器上面。

由于智能电能仪表可以运用的点较多，致使其可以极为方便的接入到5G网络之中。此外，5G智能电能仪表可以在一定程度上提高电能数据信息读取和接受的精准性，进而在一定程度上可以对用户电能消耗习惯的分析得出更为准确的结果。这也为优化能源调度和负荷预测提供了依据。对于那些距离市中心较远的城区或者有线网络的安装不方便的区域，安装无线智能仪表是再好不过的了。在部分配电站区使用5G智能仪表，不仅可以尽可能降低仪表的电能损耗，延长仪表的使用时间，而且还可以节省电缆、光缆及相应的交换设备的敷设成本和许多仪表电缆数据的建设工程费，极大节省了无所不在的电力物联网建设成本。

3.2 变电环节中的运用

通过物联网技术系统的管理，可以将电站的智能化功能充分的展现出来，所谓的变电站就是建立在多样化嵌入式传感器基础之上的信息传输。所以，要想进一步保证电压、电流等数据信息的智能化测量和传输，有效地降低成本，一定要对互联网技术进行科学的优化与维护，进而在一定程度上保证互联网技术及其设备有序的运转。另外，要加强对变电站信息数据进行合理、有效的监控[2]，并在监控过程中，相关工作人员要严格的规范自己的行为，充分的保障互联网数据信息的精确性以及设备的正常运转。在这个整体的过程之中，倘若发现各种各样的故障发生，要及时的向有关部门进行汇报，并在第一时间内做出正确的决策以及合理的解决。在正常的情况下，除了定期維护相关互联网技术和设备外，还需要对相关技术数据进行监控，合理选择5G网络，方便监控过程。

3.3 发电环节中的运用

随着时间的不断推移，移动网络通过长时间的演化逐渐变成了互联网技术，而电力系统在互联网技术之中扮演着至关重要的角色。对于早年发现的物联网技术而言，刚开始是1G，后来是4G，现在甚至出现了5G，而这一发展为电力系统的智能化与信息化的进步与发展打下了坚实的基础。此外，由于电力系统的智能化与信息化的发展是基于数据、语音、图像为基础的，因此随着5G技术逐步地成熟，5G技术已经循序渐进的融入到人们的日常生活中并作为网络信息技术发展的核心因素推动着互联网技术的进步，所以要根据时代发展需要对互联网技术进行重新钻研与探究，其中发电环节占主要部分。除了上述所描述的5G的深度层次外，还需要创新发展5G网络，通过将5G网络与互联网网络进行相互之间的结合，可以在最大程度上提高人们的生活质量。但是在此阶段中需要关注5G网络的创新与研发，充分的将通信网络的发展历史与电力系统的发电功能充分结合起来。比如，在1G到4G网络的发展过程之中，将它们自身独特的优势予以结合，并摒弃了它们的缺点，从而在此基础上结合5G网络就会变得更加的优质与高效，为我国电力系统发展提供了基本保障。

3.4 智能配电运行管理中的运用

在对配电网运行节点进行检查和管理的过程之中运用5G技术，不仅可以在一定程度上实时的监测数据信息状态，而且还可以对传输智能配网的检修信息进行细致的检查。与此同时，在检修过程中所产生的视频或者音频信息也可以被及时的存储到云端平台，进而为设备的管理提供强有力的数据支持。倘若工作人员发现设备动态管理出现异常，但却又不知如何进行处理时，就可通过移动智能终端邀请企业领导以及相关专家进行远程会议，然后对设备所出现的异常进行诊断，并通过科学的技术手段进行有效的制止。以5G技术为基础的移动智能终端具备一定的特殊性，不信可以对相关的数据信息进行科学的加密[5]，而且还可以在最大限度上保障数据信息的隐秘性。

3.5 配电网控制中的运用

当配电网出现多样化故障和问题时，故障指示器将把相关信息准确的传输到云端服务器中，然后云端服务器会依据故障指示灯和配电网当前的状态对相关数据信息进行实时的监测，随后将监测到的运行结果以及故障切除指令在进行发出，通过利用5G技术的特性尽可能的降低指令的执行时间，进而在一定程度上缩短事故时间和减少由于事故的发生而造成的经济损失。

当配电网出现三相不平衡的状态时，需要将现场收集的电压信号迅速输送到云服务器中，然后在云服务器上执行相关的算法以及优化与完善负荷预测结果，待所有步骤都实施完毕之后发出动态负荷调整指令。

3.6 应急通信

对于通讯方式而言，其又被叫做应急通讯。之所以被称为应急通讯主要是因为此种通信方式的时间和地点不是固定的。在整个电力系统之中选择应急通讯，需要在一定的条件之下对通信问题提出有效、可靠、合理的解决方案。与此同时，当沟通出现问题之后，需要调查维修人员对整个沟通过程进行检测，但这种工作形式无疑给维修人员带来了极大的工作压力。

应急通信方式在使用的过程之中很难被很好的控制，比如在出现通讯问题之后通信总部需要对所有通信网络或互联网进行详细的排查与检查，进一步为维修人员带来较大的工作压力。所以，如果想要很好地解决这一个问题，通信相关人员必须履行自己的职责和义务，从而在根本上保证通信质量。

3.7 配电环节中的运用

在電力系统的整个输配电系统之中，智能传感器可以将输配电线路的故障和事故立即传送到监控系统，监测人员通过传输的数据信息进行分析、排除和解决输电线路的故障，进而在一定程度上实现输配电系统的优化配置。此外，监控部门还可以通过使用无人机传感器对每一个不同区域内的输电线路进行实时的巡检，并通过机载摄像机详细的记录线路故障情况，为监控人员提供线路故障数据。因为5G技术具备了高带宽、低时延等多样化的特性，使得故障图像的传输速率被极大的提高，从而在最大限度上让监控部门可以及时了解与掌握故障问题，保障输电线路的安全、稳定的运行。与此同时，将物联网技术与5G技术进行相互之间的融合，可以对每一家用户使用电的情况进行详细、细致的监测与分析，当出现异常时可以及时对输电线路进行调整，进一步实现电力资源的优化配置，加强对电能的使用率。

4. 5G技术发展前景

4.1 5G技术的发展趋势

目前，我国存在的大部分卫星公司和无线局域网公司为了紧跟时代的潮流，逐渐地开始将蓝牙技术与移动通信网络进行相互之间的融合，而这种方式方法在一定程度上加快了互联网的发展速度。另外，一些企业通过使用5G技术，将互联网技术以及5G网络延伸到人们日常生活和工作之中，使人们真正的感受到5G技术带来的方便化与便捷化。对于绝大多数企业而言，他们选择互联网技术和5G技术的主要原因就是看到了其们今后的发展前景。互联网技术与5G网络相互之间的结合，不仅在一定程度上对中国通信企业起到积极作用，而且还为中国电力系统的发展提供动力。

4.2 基于5G的电力系统时间同步技术

随着电力行业改革进程的推进，电力系统中电力调度和故障分析判断对时间同步的需求愈发凸显，特别是在实时控制中电力系统直接使用时间同步系统即可实现时间同步，而5G网络的时间同步精度较高，可满足电力系统的时间同步需求，建立一套基于5G的电力系统时间同步系统是电力系统中5G技术应用的一大趋势。基于5G的电力系统时间同步技术涵盖了基站与5G用户终端的时间同步、5G用户终端与电力设备的时间同步两部分。

结语：综上所述，将5G技术运用在电力系统之中，包括无线智能仪表的运用及在发电、变电、智能配电运行管理、配电网控制、应急通信、配电环节中的应用，可以有效、合理推动每一个环节的有序进行，进而在一定程度上为国家电网的安全、可靠的运行起到积极的促进作用，进一步优化与完善电力系统，加强电力系统相关技术的改善与升级，从而在最大限度上提高电力系统的运行效率，为每一位用户安全用电奠定良好的基础。

参考文献：

[1]王宏延，顾舒娴，完颜绍澎，等.5G技术在电力系统中的研究与应用[J].广东电力，2019，32（11）：78-85.

[2]月球，王晓周，杨小乐.5G网络新技术及核心网架构探讨[J].现代电信科技，2014，（12）：27-31.

作者简介：

谢艺辉（1977.8--），男，福建安溪人，工程师，本科，研究方向：变电运维。

（国网福建省电力有限公司安溪县供电公司，福建 泉州 362400）