泛在电力物联网中5G通信技术的应用研究

张岚岚

（广东电网有限责任公司 潮州供电局，广东 潮州 521000）

0 引 言

随着市场经济的不断发展和进步，电力行业也出现高速转型的趋势。随着大规模新能源接入、用电负荷需求侧响应等快速发展，各类电力终端、用电客户的通信需求暴增，传统光纤通信专网难以满足海量的采集控制终端接入需求。为了进一步推动智能电网和泛在电力物联网的发展进程，要积极融合5G移动通信技术，从而促进能源互联工作的落实。

1 泛在电力物联网中5G通信技术的应用概述

1.1 可开展电力业务

在5G通信技术发展进程中，其主要的应用场景分别为增强移动带宽（enhanced Mobile Broadband，eMBB）、海量机器通信（massive Machine Type of Communication，mMTC）以及超可靠低时延（ultrareliableand Low Latency Communications，uRLLC），能建立更加高效便捷的信息管理模式。而将5G通信技术应用在电力系统中，主要是打造用电信息实时性采集模式、状态监控模式以及电力系统资产管理模式等，真正意义上从时间维度和业务维度两个方面维持综合应用效果[1,2]。具体业务体系见图1。

图1 电力业务应用5G通信技术模式

由图1可知，在电力系统生产控制区内，差异化业务对于时延参数以及信息可靠性的要求不同。此时，超可靠低时延应用场景内时延能控制在1 s以下，可靠性能达到99.9%～99.99%。分布式配电自动化模式、高精度授时处理、精准负荷控制等方面应用5G通信技术能实现应用效益和处理响应效能的全面提升。此外，增强移动带宽应用场景则更加关注高带宽要求的业务内容，在电力系统中电网信息管理、自然灾害防护等方面应用5G通信技术的效果更好。

外部区域业务场景对于增强移动带宽场景、海量机器通信场景的要求更多，例如无人车、互动支付以及业务查询等内容。而节能系统、能耗系统等更加侧重于海量机器通信场景。综上所述，借助5G通信技术能打造更加权威且合理的应用平台，实现业务效率的全面提升。

1.2 关键技术

第一，基于5G通信技术的智慧电厂智能化运维技术能在满足通信性能指标要求的同时，减少地下厂房深度对信号传输质量产生的影响，并且最大程度降低信号覆盖盲区的范围，为深度覆盖工作的全面落实提供保障。与此同时，智能化运维技术还能将平均电场强度控制在2845 V/m左右，为精准控制和应急通信业务管控予以支持。

第二，基于5G通信技术的智能监控技术主要是对自然灾害条件下运行状态予以实时性监控和告警，配合相应传感器完成数据的采集，并且利用高速信息数据传输通道有效预测设备的工作趋势、计算设备转换工作状态的时间，为感知效果和预测效果的优化提供保障[3,4]。例如，在2019年，南方电网就联合华为、中国移动以及广东省电信规划设计院对各地区进行应急通信的测试分析，配合无人机、感知设备搭建更加规范的指挥决策系统。

2 泛在电力物联网对5G通信技术业务的需求

相较于传统的4G技术体系，5G移动通信技术能更好地满足泛在电力物联网对电力业务应用管控的需求，具体如表1所示。

表1 通信需求

基于5G通信技术的优势作用，泛在电力物联网能在应用技术方案的同时满足应用需求，打造更加合理的支撑体系。

3 泛在电力物联网中5G通信技术的应用路径

基于5G通信技术高速率、低时延以及高容量的特点，将其应用在泛在电力物联网体系能在打造更加合理的新能源并网应用模式的同时，配合监控机制和调控保护机制提升应用效率，为业务综合管理提供保障，实现多元管理的目标。

3.1 分布式新能源及储能并网

新能源的使用范围在不断扩大，为了建构更加完整的技术应用平台，要在明确分布式新能源不确定性和间歇性特点的同时，结合分布式储能电站持续性接入的技术应用要求，发挥5G通信技术的作用。

建立数据实时性交互模式，对可再生能源予以系统化评估分析，并且判定分布式储能调节能力和分布式新能源发电效果。建立规范预测体系后，更好地推进分布式新能源协调数据交互模式的发展。

在分布式新能源体系中，电力电子装置要想接入电网，需要配合良好且高速的通信技术体系。随着信息量和数据流的增大，传统的4G无线专网已经无法满足其时延、速率以及可靠性的需求，利用5G通信技术就能实现精准控制。

在泛在电力物联网体系中，分布式风电终端、光伏终端以及储能终端等利用5G通信技术都能更好地应对海量信息，为大连接业务的拓展提供保障[5-7]。

3.2 协同调度与稳定控制

近几年，分布式新能源的应用范围在不断扩大，电动汽车行业、储能装置等快速发展，这些使得电网的应用结构更加复杂和多变。要想打造完整的协同调度处理模式，就要对新能源和相应负荷建立完整的控制体系。依据差异化平台的应用需求落实对应的方案，确保电网调控工作更加贴合实际，保证实时性调度处理的综合效果符合预期。

3.3 用户负荷感知和调控单元

泛在电力物联网中应用5G通信技术最大的优势就是能够建立实时性信息数据监控体系，更好地打造应用平台，提升用户负荷管理效果。随着用户侧智能终端设备数量不断增多，配合5G通信技术可以对大量实时性运行状态数据予以分析，有效评估应用模式，从而维持紧急控制的规范性，为挖掘用户的应用需求和潜在需求给予支持，保证配网智能调度工作顺利开展。

3.3.1 建立用户状态信息的感知模块

对用户的用电信息展开综合管理，在汇总信息的同时，保证信息应用处理工作顺利开展，提升用户监督管理流程的规范性。基于5G通信技术的高速率和高带宽特点，对电力末端用户侧予以覆盖处理，整合管控模式，为“最后一公里”数据传输工作的全面展开提供保障。此外，在用户状态感知模块中，还能对电网运行工况和用户运行状态予以综合汇总，实现信息管理工作的全面进步。

3.3.2 建立用户紧急控制的感知模块

利用5G通信技术对用户侧负荷情况以及信息内容予以感知分析，然后结合电网故障问题建立全网定位调控机制，有效发挥稳控技术的应用优势，确保能对电力用户进行负荷单元的管理，保证精准控制工作更加规范和有效[8]。在精准负荷控制系统中，装置的相应时延要控制在10 ms以下，不仅能满足通信低时延的需求，而且也能打造精准负荷切换管控体系，保证紧急控制业务工作顺利开展。

3.3.3 建立统一型电网调控模块

基于5G通信技术的低时延特性，工作人员在技术应用平台中能对用户进行柔性分析，更好地了解电网调峰和负荷管理的要点，保证柔性负荷能作为关键性负荷内容参与到电网调控工作中，维持电网尖峰负荷管理的规范性，也为提高运行平台的可靠性、安全性提供保障。

3.4 配电网调控保护

一方面，依据5G通信技术海量信息应用实时性采集和传输的管理要求，及时建立终端负荷信息、母线信息以及变电站信息协同管控机制。同时，搭建配网态势感知和运行管理体系，为广域量测提供良好的发展空间。另一方面，结合5G通信技术的应用规范，对配网终端予以状态参数的分析和处理，实现全方位、多角度感知管控，确保实时性监控平台运行的规范性。与此同时，保证对非故障区域予以规范隔离，减少经济损失。在2020年，南方电网就开启了5G SA网络差动保护配网线路测试工作，依据5G通信技术应用要求实现故障点的高速隔离，为配网管理效率的全面进步提供支持。

3.5 输变电运行监视

要想建构完整的应用控制平台，需要借助5G通信技术的应用优势打造专网应用管控结构。

对输变电线路和设备进行处理，打造全方位、全过程、多角度的监控平台，保证能对高压线路、特高压输电线路等进行常规化维护管理[9,10]。打造输变电智能运维管理体系，维持运维工作的合理性和高效性，减少人工操作导致的资源浪费，配合5G通信技术高速率特性提高任务指令应用管控的规范效果，提升综合管理效率。

4 结 论

总而言之，5G通信技术的推广为电力系统全面升级提供了重要支持，也为泛在电力物联网的进一步发展予以保障。因此，要结合5G通信技术的部署要求全面推进研究和分析进程，为安全防护管理和电力业务的发展奠定坚实基础。