5G通信技术在泛在电力物联网的应用

冯瑞 田方

摘要：近几年来，由于科技持续进步，推动了电力行业的健康快速发展。5G通信技术也被广泛应用于泛在电力物联网通信，并取得了良好效果。既满足了现代电力系统的通信需求，又提高了电力系统的智能化水平。各电力公司都需要将5G通信技术有效地集成到泛在电力物联网系统的建设中，以提高整个电力系统的控制水平，实时监控电网运行状态。

关键词：5G通信技术;泛在电力物联网;应用

1导言

虽然5G技术能够使能中国的泛在电力物联网，促使许多智能化应用场景得以实现，但技术的革新必定伴随着更多新的要求和标准，例如，需要更加关注信息安全、知识产权、运营机制、智慧服务等方面的问题。因此，智能电网的建设应加强与外部的合作、研究，接纳各种技术和经验，根据经济社会的发展状态不断进行调整，从而促进国家电力能源产业水平更加科学有效地得到提升。

2  5G通信与泛在电力物联网的基本概述

2.1  5G通信技术概述

5G通信技术主要指第五代移动通信技术。相对于传统通信技术，5G通信技术的信号数据在满足大众多样化需求的同时，还具有较高的传输速率和较强的性能。而5G通信技术是一种低成本、高可靠性、低时延的通信技术，是一个开放的技术架构模型。随着5G通信技术的发展，在电力领域也得到了广泛的发展，有许多应用场景和发展前景。根据5G通信技术在电力领域的应用场景，分为以下几大特点：小型连接技术、可靠性技术延时较高，以及整体技术覆盖率广。相对于传统移动通信技术，具有更大的信息传输和存储容量。泛在电力物联网主要由“平台”、“网络”、“感知”三部分组成，通过网络物理设计的整合，构成专业的物联网系统。泛网电力物联网能够满足电力行业的发展需求，将泛在电力资源配置和备用情况合理规划的基础上，全面提高信息识别效果。这一阶段，泛在电力物联网主要得益于我国信息网络技术的持续发展和无线技术的应用，从而了解电力网络的实际分布。利用5G通畅地建设泛在电力物联网系统。单独构建后，能够对大量数据和信息进行精确采集，从而能够对大量数据和信息进行精确处理。对电力系统的实际运行和控制，要求准确、无误，信息快速准确地传递。

2.2泛在电力物联网

泛在电力物联网是在2019年由国家电网在三型两网建设中提出的，重在强化互联网企业的能源战略部署，使整个电网运行更加安全和更高效性。其基本结构可分为：感知层实现智能化终端的标准化统一接入，然后将各种终端采集的数据通过网络层上传至由国家电网建设的平台层，再由处于平台层的“一体化国网云平台”将数据进行整合、存储、分析、安全隐私保护等;网络层，通过现有的移动通信、互联网等基础设施，完成感知层向平台层的数据传输，这个过程需要利用现有的很多通信协议实现;管理层，与传统泛在电力物联网相同，该层完成对用户数据的分析、整合、存储、隐私保护等工作，是电力物联网的核心;应用层，作为电力物联网架构中的用户接口，应用层通过对平台层处理后的数据进行再次分析、产生决策，为用户提供各种特定的服务，即通过平台层和网络层对处于感知层的智能化终端实现控制。

3  5G通信技术在泛在电力物联网的应用

3.1分布式馈线继电保护

在配电自动化系统和电力系统稳定性控制过程中，分布式馈线继电保护是继电保护在馈线继电保护中的一个重要环节。随着分布式能源越来越多地接入配电网，只有采用分布式馈线自动化系统，才能提高配电网的安全可靠运行。常规的集中稳定控制系统需要切断整个馈线，切断与故障无关的负荷线，不能保证电源的可靠性。在分布式馈线保护系统中，通信信息主要通过智能变电站来实现。既能准确地确定故障位置，又能将故障区域进行隔离。分布式馈线继电保护系统一般采用超低延时通信网络技术，使多个变电站能够实现相互通信，在电力系统发生故障时快速地将故障区域隔离，降低安全和电力损耗。

对于电力仿真而言，这是一种重要的电力系统分析方法，其主要功能是判断电力系统是否在正常运行，以及工作计划中是否存在风险结构安全不可靠。国内对电力系统模拟的研究和开发主要集中在PSCAD等多种电力系统仿真软件。在通信系统领域，电力系统在规划和应用之前，都需要对仿真行为进行分析，以提高通信系统使用的安全性和可靠性，开发了OPNET等应用于OPNET等通信系统的模拟分析软件。对泛在电力物联网来说，在未来的发展过程中，网络与通信网的系统耦合必然会加深，在对泛在物联网整体的分析过程中，需要5G通信技术和电力网络相结合进行高效融合，模拟电力物联网系统运行状态。这就需要逐步发展最新的协同仿真方法和软件仿真系统，只有通过仿真，才能正确理解5G通信网与电力网络之间的联系。5G通信系统虽然单位能耗较小，但未来使用5G通信系统的用户将逐渐增加，在泛在电力物联网的建设中，为保证电力系统的正常运行，提高各通信网络间的能量交换效率，需要构建各类5G基站。在5G通信网与输电网之间具有提高电力潮流控制与标准化的作用。

3.2测量与计算

5G通信技术具有万物互联的基本功能，可以将海量数据进行在线交互，改善了以往因为上传速率偏低，传输信息内容只可以保留其最基本应用参数的主要工作模式，使我国整个电力系统可以进行多元化的信息数据采集，保证重要信息不会在其传递过程中，发生遗漏或是缺失的不良状况。如：传统的居家智能电表，只能以小时为信息单位，保留用户当天用电量的信息。该类记录方式不但复杂和繁琐，还使其后续分析工作的难度增大，很难准确读取其用户实际的用电值。但是5G通信技术能够有效解决该类问题，其技术本身通信速率很高，可以达到秒级的用电功率记录，能将家庭用电设备依照使用类型将能源进行划分，帮助技术人员能在关数据读取相时，可以建立更为详细的电能分布图， 减少其研究方面的误差，并为用户制定更科学的用电计划。

3.3泛在电力物联网高分辨率视频和图像实时监控

5G通信技术具有高速、高宽带特性，因此可以快速、方便地使用。该技术实现了高分辨率视频、图像传输、远程无线传输等功能，在电力系统的视频图像监控场景中得到了广泛的应用，提高了监测效率，降低了资金成本。5G通信技术能给普惠金融带来的变革和创新物联网主要分为三个方面：第一，利用5G通信技术的高宽带特性能发送大容量文件。同时在传统电力监测技术主要收集电力运行的实时状态，并对电力系统进行事后分析。第二，利用5G通信的高速低延时特性，实现对电力系统运行状态的实时监测。第三，在电力系统监测中，随着机器逐渐取代人工分析，5G技术可发送高分辨率视频图像，并为机器提供学习样本，使得电力系统对设备运行状态判断实现自动化。

此外，采用5G移动通信技术可降低网线铺设费用，适合偏远、复杂地质地区的配电室。电网主要由成千上万的电力设备组成，通过5G移动通信技术，可实现家庭、区域社会、区域社会之间的通信协调信息和智能集群电力。为确保人们日常用电的安全，对机器的工作状态进行监测。常规电力系统安装的传感器较多。通信技术不成熟，容易造成电力数據丢失。通过5G移动通信技术高速信息传输，非常容易实现耗电量信息的收集与分析。

结束语

总之，随着科技的不断研发为国家电网的发展提供了更多的机会，加快了泛在电力物联网的建设。将 5G 通信技术与泛在电力互联网有效结合，充分利用5G通信技术的优势，提高电力系统安全可靠运行，促进电网的发展转型，能促进电力产业的稳定发展，能创造更大的经济和社会价值。

参考文献：

[1]王毅，陈启鑫，张宁，冯成，滕飞，孙铭阳，康重庆.5G通信与泛在电力物联网的融合：应用分析与研究展望[J].电网技术，2019，43（05）：1575-1585.

[2]刘旭阳.面向泛在电力物联网的5G通信技术研究[J].新型工业化，2020，10（06）：89-90.

[3]王旭伟.关于5G通信技术在泛在电力物联网的应用[J].电子元器件与信息技术，2021，5（03）：206-207.