电力通信中5G通信技术应用

2020-12-14

电子元器件与信息技术 2020年11期

（国网湖南省电力有限公司永州供电分公司，湖南永州 425000）

0 引言

随着信息时代的到来，电力通信技术的质量对于居民日常用电生活水平的影响占比越来越大，无线网络信息传输的快捷性和便利性使得无线设备在广大人民群众之中越来越受到欢迎。电力通信系统是维持居民生活的关键环节，为了保证电力系统高效稳定的运行，必须加强对电力信息传输的重视，保证电力信息传输信道的质量。现阶段随着科技的进步，传统的蜂窝网络无线信道所需要传输的信息爆炸式增长，信道拥堵严重，频谱资源利用率低，通信质量严重下滑，无法满足电力通信的质量需求。5G技术的出现很及时地解决了信息拥塞的问题，5G无人机监控技术和机器人监控技术的蓬勃发展，使得频谱资源利用率和信息接收和发送能力大大增强，与现代社会电力通信的需求能够相互适应[1-3]。因此，电力企业必须加强对5G技术研发的投入，使5G无线通信技术能够融入到电力通信系统中。

1 电力通信中5G技术分析

5G通信技术是第五代无线通信技术，相比于4G有着更快的传输速度，目前我国很多地区已经部署了5G基础设施，因此越来越多网络设备也开始接入到5G无线通信网络之中。5G无线通信应用的是更高频段的频谱资源，因此数据传输的带宽远远比之前的无线网络要大。带宽增加了，相应数据吞吐量也得到了有效提高，因此传输速度更快。上海的5G基站测试过程中，下行通信链路的传输速度可以达到每秒1GB，相比于4G有了质的飞跃。此外，基于正交频分，时分多址等技术，进一步提高了频谱资源分配和使用效率，减缓了用户过多时信道阻塞的情况，减少传输时延。5G通信网络相较于4G有着更高的通信速率，因此适用范围也更广，不仅限于手机和平板电脑，在电力通信系统中也能起到重要的作用。目前如何将5G无线通信技术与电力通信技术结合，是技术人员所要面对和解决的主要问题[4-5]。只有将两者结合起来，才能够使我国的电力通信产业适应时代的发展和变化，避免被市场所淘汰，在保证电力通信系统正常运作的前提下，进一步提高通信效率，从而提升电力企业的经济效益。

2 电力通信系统中5G技术的应用

2.1 提高电力数据采集效率

电力公司在初期制定供电方案时，必须要充分的考虑到用电大客户的特殊情况。大部分的用电大客户都是高耗能的企业，容易受到国家产业政策和节能减排的约束，对于此类情况，供电企业要充分发挥5G技术信息传输的优势，对用电客户的信息进行及时的采样，帮助用电大客户进行耗电情况分析和节能技术的改造升级。5G技术可以实现对居民用户的电表信息进行采集，5G具有高带宽和低时延特性，频谱资源利用率高。通过5G网络将用户的电表信息传送到后台，进行大数据分析与云计算，将用户进行分类，可提供个性化的服务，比如提醒用户及时交电费，办理个性化的优惠套餐等。此外，5G技术还可以帮助电力公司明确服务改造的方向，缩小低压接电的时限，明确非居民用户的低压业务申请办理的原则，满足用电客户的用电需求，对于一些特殊情况，要进行讨论，制定科学合理的决策，保障供电过程中的安全性，对于接入方案的制定要有灵活性，保障业扩配套工程稳定的实施，使5G技术能够充分发挥其应有的作用[6-8]。

2.2 推动智能巡检技术应用

随着科学技术的发展，智能机器人及无人机等技术已越来越成熟，如何将该技术快速应用到电力系统中来提高运维效率，降低运维成本，是电力企业一直致力于思考与解决的问题。无人机监控需要全方位多角度对供电电网运行状态进行感知，除了采集传统结构化电网运行数据，还要采集非结构化数据，比如视频或图片，对于带宽的需求较大。如无人机电力巡检业务，主要应对高压，特高压输电线路的日常巡查维护，通过拍摄高清图片和视频来辅助检修人员对电力线路状态做出判断和处理。配备激光雷达的无人机需要实时数据量需要大于200Mpbs带宽支持，传统通信方式无法满足这一通信要求，5G为该项业务的发展提供了有力支持。输电线路的无人机巡检技术与5G相结合，无人机巡线拍摄的照片能通过5G网络实时传送到后台，坐在家里就能分析线路下方哪些树竹，哪些外破点对输电线路已构成威胁，精准出击，极大程度减少人工外出成本。此外，变电站内智能机器人巡检视频通过5G网络实时发送至监控后台，统一纳入实时监控，可加强对站内人员及设备运行的管理，提升电网安全[9]。

2.3 分布式技术在电力通信中的应用

目前分布式新能源主要靠电力电子装置接入电网，电力电子装置需要高速率，低时延的通信水平保证其正常运行。结合5G高速率，低时延，高带宽的通信特点，可以快速对新能源进行精准控制。实时调整新能源出力，实现新能源间的协调控制，提高新能源消纳能力。基于5G可以对海量配网终端运行状态量进行实时采集与分析处理，实现对配网运行状态的全方位多角度感知，以及对配网运行的实时监控。在故障区域实现故障的快速定位，智能调控以及故障快速精准处理。在非故障区域实现对正常业务的隔离，保护正常业务的运行。随着分布式新能源，电动汽车充电桩以及储能装置的大规模接入，电网结构更加复杂。为更好的对电网做协同调度以及稳定控制，需要实时对新能源，储能装置以及负荷接入产生的海量数据进行分析处理。目前电力4G无线专网无法承载海量电力数据，5G可对海量分布式电源数据进行实时采集与传输，为电网调控，不同运行分析平台提供实时电源数据，实现对海量分布式电源的实时调度。

2.4 物联网云计算技术在电力通信中的应用

为了提高电力通信5G无线通信技术在电力企业内部生产管理的适用性，可以结合物联网的方式来进行信息的管理，因此发电企业可以通过建立线上信息管理平台的方式来实现电力通信网络运营模式的现代化。线上网络平台能够有效减少各个生产环节的信息管理程序流程的复杂度。通过线上的社区平台，电力通信管理流程中的每一环节都可以通过线上平台清晰反映在监管人员眼前，充分发挥了网络信息交流的便利性和可靠性。线上的营销信息管理系统内部针对信息类别和价值的不同，设置了分级安全保障制度，越是重要和机密的信息，如果发生异动或者某个环节出现问题或错误，不仅能够及时通知，而且能够将错误的信息数据快速的反馈给管理人员，便于查证。为了防止信息泄露事件的发生，必须配套完善的安全保障程序，提高数据信息管理的安全性，也能够减少工作人员的负担。目前已经有越来越多的供电企业开始建立自己的线上信息管理平台，利用网络信息传输的便利性来实现电力通信网络技术的创新模式。5G技术通信时，数据的流量很大，信息传输的速度也比较快，超高频的传输也可以有效降低传输时延，结合云计算技术，配备相应的服务器，保证电力通信信息的储存，能够为线上管理平台提供有力支持，提高电力系统无线通信的效率[10]。