5G技术在电力系统中的应用

李辉

（许继电气股份有限公司 河南省许昌市 461000）

最近几年，国家电网不断推进电网智能化建设，电力信息采集、电力汽车服务等各类电力业务也开始迅速发展，人们对电网各种设备、电力终端、用电通信的需求猛烈增长，在需求猛烈增长的同时，也给电力带来了问题。现阶段，想要满足人们的需求，就需要一个稳定可靠，效率较高的通信平台和完善的电力系统，促进电力行业向智能化、信息化稳定发展，这需要详细的探究泛在电力物联网和智能电力系统功能之下，将5G技术应用在电力系统内，促使我国电力系统可以稳定和传统的发展。

1 5G技术

第五代移动通信技术作为新型的蜂窝移动通信技术的一种，更是G通信技术、3G通信技术、4G通信技术的延伸。该项技术性能目标为降低延迟、节约资源、降低成本、提升数据传输的速率，提升系统的具体容量与设备连接规模。5G技术的创新，不仅仅是一个技术层面的创新，更是象征着一个时代的进步，是一次跨越性转变，用最简单的话来说，相较于4G而言，5G技术无论是在能耗上，还是在传输速率上都要遥遥领先，这也就是前面所说的跨越性转变，是一个质的飞跃，从而也会给我们带来新型的电子产品。为适应时代发展不断变化的需求，对于我国5G通信基站的建设要逐渐加紧步伐，信息传输速度作为现如今互联网高度发达的时代的重要需求，越来越受到世界各国的建设，信息技术的传播至今也已经成为世界范围内的主要通信形式，在以后的发展中对于施工技术以及质量的要求也会越来越高。

2 5G技术在电力系统的应用

2.1 万物互联

现阶段，信息技术飞速发展，较多的智能电器和智能设备都能够使用5G技术进行连接，还可以开展远程操控、智慧分析以及智能性操控，这一些功效可以给国民的生活和工作带来较大的便捷性。较多人都认为上述这一功能也可以在4G背景下进行。但是，其实除去手机设备等常用性产品，较大部分的电子产品运用4G技术只是小牛试刀。4G技术并没有5G技术具有那么高的传播速度，流量数据以及覆盖面积只能够对一个设备亦或是两个设备将其需求满足。但是，没有办法支撑过多复杂性的网络环境。而在电力系统发展的背景之下，需要多个设备共同运营，这就要求技术可以不断的升级。而5G技术的问世可以对多个设备进行支持，从而保障可以实现万物互联。

2.2 云端技术

5G技术应用在云端技术中可以体现为下述几个层面：

（1）5G技术能够给用户提供出更贴合、更具特色的云端服务以及个性化服务[3]。伴随着5G技术的不断革新和兴起，有关通信技术更为丰富，可以对用户的具体需求进一步分析，然后依照分析出的数据结果，提供出智能化和全方位的用电信息推送，从而保障电力用户所具有的服务体验可以显著提升。加之，电力系统中的技术人员可以运用云端技术对系统内所涉及到的各个电力设备日常运行状况和数据信息进行分析，若是发现设备运行异常，就可以对设备进行针对性的维护。将设备蕴藏的各类信息进一步存储、分析以及归纳，若是发现信息存在异常状况，需要使用云端分析的技术，及时的寻求出设备存在异常的各类因素，针对性将方案整理出来，从而规避损失状况出现。

（2）5G技术促使云端技术能够不断的朝着移动设备深入发展。

图1：用电信息采集结构

图2：精准负荷控制结构

2.3 网络切片技术

近几年，电力通信的各类需求有了跨越式的增长。在对电力系统进行建设的过程中，要求电力通信地承载能力需要不断提升。在构建智能化电力系统的时候，不可以与电力通信相脱离，特别是现阶段已经进入了5G时代下，构建智能电力系统可以创建出优质的电力系统环境，塑造出安全性较高，自愈性较高，经济性较高，清洁性较高的环境，从而提供出适宜的电力网络。5G网络切片技术运用在电力系统的配电环节、发电环节、输电环节以及用电环节中可以有不同的功效，从而保障电力系统可稳定和安全的运行。

2.4 智能自动化配电

电力系统发展的关键趋势是让配电智能自动化，在配电自动化的进行过程中触及到了很多的专业的技术，计算机技术是最常用到的一项技术，除此之外还有数据传播技术和控制技术，还需要科学的管理模式以及先进的设备相配合（图1用电信息采集结构）。智能化的配电运用可以有效地提升电能质量，促使供电的效率显著提升，还可以降低配电系统在运行过程中所需要的成本，保障供电具有较高的可靠性。现阶段，常见类自动化的配电主要包含下面几种模式：运用自动化的开关等各类设备，若是电力系统出现故障的时候需要对配电系统运行状况进行监测和评估；若是出现故障就需要及时地对故障进行分析和解决。

2.5 精准负荷控制

电力的负荷控制主要是对用电的负荷实时跟踪与监测。若是电力的负荷超过预先设定的负荷值时，系统将会发出警报，而后将负荷设备切断，作为对用电负荷进行管理的重要模式。在传统电力负荷的控制之下，因为对应的通信网络缺乏，只能够将配电线实施整体化控制，若是存在问题会导致电力用户会受到较大的影响。在现阶段发展的趋势之下，企业需要提升负荷，控制精准度，有效降低对电力用户的影响。使用5G技术实施负荷控制，在5G技术基础之上，将5G所具有的可靠性能强，时延较低等优势充分发挥，可以显著提升系统控制的精准度，对故障的用户能够进行中断负荷控制，可以显著降低经济损失状况出现。

2.6 时延性低、可靠性高的业务场景

5G技术在各行各业已经被广泛应用，以无人汽车为例，如果无人汽车在行驶的过程中在短时间内要作出转弯和刹车等各项行为，需要汽车的时延性较高。电力系统中，电力的传播是以光速进行传播的，主要目的是要可以及时准确地感应到电力在电力系统中的变化。例如：精神负荷中类似于典型业务场景的控制关键在于，出现电力故障的最初阶段，电力频率会有急速下落的情况，电力主通道也会出现类似的情况，电力联络线的功率会明显上升，甚至会超出最大功率，还会使电网旋转速度不足等一系列状况，按照控制需求的不同类型进行划分，可以分成时间快速负荷控制等各类系统（图2 精准负荷控制结构）。实现对高速负荷的控制系统各个级别的控制，主要级别有毫秒、秒、分钟。第一种级别的系统能够对控制电力频率，满足电力需求，从而进行快速反应在短时间内切除中断负荷，第二种级别系统可以给第二时间中负荷进行中断，以便于电力的平衡。

2.7 广覆盖、大连接业务场景

电力系统内会有成千上万个电力及其设备，是不是已经呈现出互联互通的状态，能够在各个居民小区中和各个用户中进行集群用电，为建设智慧城市提供便利和贡献，如果没有5G支撑的情况下，有最后1公里的问题。在最后1千米之内的电力设备接入环境管理相对较为复杂。在5G通信技术的支撑之下，有较多的设备能够运用其中，促使数据信息的采集更为高效和快速，可以在这个系统内交易方面的应用。国内的用电信息采集范围是比较广的，但大部分的居民所使用的电表是每间隔一天才进行数据进行传输，没有办法做到每间隔半个小时，只要数据信息传输一次，这就会导致数据信息的分析存在较大的不便性。

由于5G的传输速率相对较高，可以为用电数据信息的收集以及数据信息分析提供一定的便利。例如：收集用电信息的过程中，用电信息数据有自己的数据收集系统，由电力远程控制系统、主线信息通道、数据集中器、信息传输的本地通道、信息采集器以及电表组成。数据集中器和主线信息通道要根据Q/GDW1376.3标准通信制度进行控住，数据集中器和信息采集器之间要按照Q/GDW1376.2标准通信制度进行控制。采集主线和采集终端要采用不同步传输的帧格式，其中数据帧需要将报文头、起始字符、控制域C、起始字符、校验与CS、地址域A链路用户数据以及结束字符共同组成。而用电的数据信息采集中数据流包含：上行类型、下行类型。

工商业低压用户、普通居民、公用类配电变压器设备为上行类型用电信息数据将通过采集器设备上传至集中器设备内，数据集中器将数据通过上行信息传输通道将信息用最快的速度传输到信息采集的主线信息通道。在使用专业的变压设备时，用户设备中的信息数据会传输到专用变压器的终端内，而后经过上行通道中传送进用电数据信息的采集系统中的主线信息通道中。下行类型的数据流主要是在采集系统主线信息通道中经过，再由信息集中器与专用变压器终端将数据传输到电表内，然后在进行跳合闸和各种安全认证的指令实施带有控制性质的业务。以变压台为基础范围为，对电压表数据集中记录，信息集中器中的数据通过运营商无线网络向主站传输至少需要一天，一般的数据传输以天、小时的频率进行数据收集，并且进行用电数据的上传。以上行类型的传输数据为例，单个集中器为带宽为10 kbit/s级，每个月所需流量6-8 MB。用户信息采集的主线信息通道与采集系统终端之间主要根据Q/GDW 376- 2012，采用的是无线数据传输通道。主线信息通道进行数据采集时，主要分为三种，第一种是定时并且自动采集数据、第二种是随机数据采集和第三种主动上报采集数据，现阶段最常用到的是第一种数据采集方式，定时并且自动采集数据，主线信息通道每天只集中采集一次数据。专业变压器的数据采集终端可以连续记录三次电能表中出现的数据，每10min记录1次，每天可以记录100次，记录次数可以存储在在专业变压器的数据终端中，专业变压器执行控制命令是不定时的，数据传输频率也不是固定的。

3 结束语

综上所述，人们对各种用电设备的需求猛烈增长，为满足人们对用电技术的需求，就要拥有一个稳定的平台给予支撑。这就需要细致的探究5G技术应用在电力系统中，探究物质技术在各个典型的场景业务中的具体运用寻求服务事宜的业务场景，开展精准的负荷控制测试工作，发现5G技术就有点延迟性，可以看出5G技术能够给电力系统互联网的应用提供出关键的技术支撑。