5G专网技术在电网配网差动保护中的应用研究

国网喀什供电公司 李一波 国网新疆电力有限公司 解 鹏

电网传输网络最后5km的配网采用电流差动保护技术，可以有效将速动性、灵敏性展现，目前已广泛地融入各个环节。而且，现有应用方法通常会采取专用光纤通道的方式，成本高且建设周期长，无法满足日常运营的需求。而对于5G网络的应用，可以通过网络切片专网技术的优化，有效降低延时，从而能够真正实现大宽带，进一步提高专网的可靠性。

同时，5G配电网差动保护方案，需要在5G专网技术实现差动保护装置的数据采样，这样可以根据实际情况科学地对电网拓扑变化进行动态调整，降低配电网改造成本与维护成本，同时还可以推进后续工作稳步进行。所以，为了能够发挥一定作用，必须强化重视，并且要了解配网运行情况，以便于为后续对策的建立提供保障。其中，缺乏自动化运行控制和管理手段，无法及时掌握电网的运行状态，电网运行周期处于盲目调节的状态，并没有根据实际规划标准进行优化。

与此同时，为了能够真正实现配网自动化覆盖率达到95%以上，则必须不断提高配网自动化水平，并科学合理地运用技术保证差动保护判断准确，通过科学可靠性规范，严格按照差动电流时间同步，以便于更加科学进行规范，提升运行的可靠性。此外，在实际优化阶段，为了能够更加有效将5G专网技术应用的价值体现，必须科学合理地分别融入R15和R16两个版本上应用，根据现阶段情况更加全面了解差动保护对通信延时的要求，才能通过电网全覆盖，更加全面将电网的运行效果体现，满足电网差动保护场景下配电站直接对外通信需求。

1 5G专网技术概述

1.1 uRLLC切片

在5G技术的支撑下可以满足专网运行需求，并更好地为电力行业提供保障，在R15切片技术的运行中，可以将自身可靠性与灵活性的作用体现，而且可以为行业虚拟出无线专网，通过uRLLC专用切片真正实现接入网络，从而通过传输网络和核心网络的有效资源控制，真正实现逻辑通道的调控。所以，在实践阶段，必须加强对安全隔离与高强度定制化的重视，这样以便于更加科学规范，从而通过科学优化真正实现移动通信技术的应用，适配行业发展需求，发挥一定的作用及优势[1]。

1.2 5G TSN网络

R16定义了5G TSN网络的应用，在实际运行过程中，主要目标就是构建确定网络，真正实现低延时、高可靠性运行。而且在实际应用阶段，可以有效解决传统运行所面临的问题，必须得到广泛重视，确保可科学地将其融入各个环节，并通过机器控制与制造系统控制等多种模式，有效满足无线接入网络的应用标准，这样可以确定工业网络需求，从而借鉴TSN标准有效推荐逻辑网架构，能够为5G网络的应用提供保障。并且在实际探测阶段，还应该更加科学经营规范，了解TSN网络组件标准同时还可以真正实现互联互通，但需要注意的是，在进行优化控制阶段，还应做好全面了解，充分掌握逻辑网桥的功能，真正实现5G逻辑桥与TSN网络的时间同步。

但需要注意的是，5G TSN网络在实际运行过程中，由于受多种因素影响导致其运行阶段无法真正实现时间通过，所以为了能够有效解决这一问题，在系统运行段必须加强对5G系统时钟和高精准度时间同步功能的重视，确保可科学进行转换，从而真正实现精准转发，5G网络需要TSN工业互联网提供准确性且递延时的调度功能，并通过3GPP内的调度模式更好地实现缓存。与此同时，要想实现5G网络适配TSN确定性传输，还应通过网络协同与架构等多种模式更好地实现对各个参数的调节，这样可以辅助无线资源预留，实现科学应用[2]。

1.3 5G LAN

目前5G专网运行过程中，5G原本不支持2层通线，需要在侧端核辐射对路由器进行优化，这样可以真正实现L3与L2的转换，而且在实际优化阶段，还应加强对设备点对点2层同心设置的重视，该方案可以通过AR额外成本开销与组网配置优化等多种模式，真正实现灵活拓展的方式，但仍需要注意的是，为了能够真正实现R16定义5G LAN并科学引入管理与转发功能，则必须强化对此项运行趋势的了解，通过掌握物联网接入情况，节省网络建设和维护成本，并在允许范围内科学进行规范，以便于推进后续通信的顺利运用。

但需要注意的是，在实际应用阶段，为了能够更好地将5G LAN技术的优势体现，则必须在应用过程中针对企业扩展广播或主播通信。而且无需进行重构，还应该确保配置与拓扑都在原有基础上进行优化，以便于更加科学地进行隔离管理，从而通过修改配置的方式，更好地将其功能展现。不仅如此，在保证性能的同时，还可以最大限度确保时延抖动可靠性指标，目前在3GPP R16标准中，由于受TSN架构因素影响，导致TSN业务不支持在UPF内运行，甚至难以真正实现数据的互相传输，增加网络的复杂性，同时会导致建设维护成本大幅度增加。所以，未来能够通过可靠性管理，则必须充分了解5G LAN和5G TSN技术对应情况，并通过对接DTU进行科学分组，通过科学可靠的应用规范，进一步降低通信试验，从而能够发挥一定的作用[3]。

2 基于网络切片的差动保护技术

基于R16的协议在运行过程中，TSN和5G LAN技术处于研发和测试运行阶段，而且网络切片技术已经具备商用条件，在进行探究uRLLC专用切片技术的过程中，必须强化对配网电流差动保护应用的了解，可以通过测试与管理等多种措施，更好地对延时进行规范，从而真正将其运行的效果体现[4]。

2.1 配电网差动保护的网络需求

配电网差动保护原理主要是基尔霍夫定律在运行过程中，通过计算线路两端设备电流矢量了解线路运行状态，而且在正常情况下通过线路两端电流相同与相位相反，以及矢量和为0的情况下判断故障，同时嵌入两端流过的电流矢量不再为0，利用这些特征可以快速识别线路故障，同时在实际运行的过程中灵敏性和选择性被广泛应用，为了能够更加有效降低优势体现，还应强化对线路两侧采样时刻的重视，这样可以通过可靠经营规范，更好推进后期产生工作的稳步进行。所以，在实际参与阶段为了能够达到网络需求，传统配网通过光纤网络建设周期长且成本过高，运维难度较大，而4G网络终端在运行阶段可以满足配网差动保护的需求，通过科学可靠的经营规范，以便于保证其运行的安全性，为配网差动保护，提供全新的建设模式。

2.2 uRLLC切片定制

面向配电网差动保护的应用场景，通过设计5G智能电网主网方案，可以通过采用5G SA网模式更加科学地进行基站建设，并通过切片边缘计算核心网等规范，实现高可靠、低时延、高安全的5G电力专网，而电力专网在运行阶段，为了能够保证主网铺测的可靠性，还应针对不同智能电网业务情况进行优化，必须了解5G网络性能基础，从而通过满足各项标准更好地实现规范处理，但是在运行阶段，由于对网络需求有了一定标准。所以，在优化设计阶段，必须充分了解差动保护uRLLC切片应用方案，以便于科学可靠地进行规范处理，保证技术应用效果通过优先调度的情况真正实现专用通道的运用，避免影响及问题产生，同时应采取科学可靠的技术在网络中开通专用通道，避免传输堵塞的因素影响及限制。通过设计差动保护场景定制uRLLC切片，可以采用资源预留并优先保障精神效果，通过调度真正实现通道专享，在运输过程中科学可靠资金规范避免受一定程度的限制[5]。

2.3 精准授时技术

对于5G电力系统的运用，为了能够全面保障运行的效果，则必须加强对5G UE时间同步和5G UE电力设备时间同步这两部分工作的重视，这样在实际运用的过程中可以从基站获取准确的信息，并通过设备时间同步更好的保证运行效果，避免信息不准确而导致后续技术应用无法得到保证。集中针对基站与5G UE时间同步，需要根据3GPP标准协议，在基站获取小区系统信息过程中，了解系统消息块所包含的信息，尤其是GPS时间和协调相关参数，只有通过科学的规范才可增加有效将系统模块中的数据提取，从而保证数据运用的可靠性。

无线终端根据测量得到延时误差进行动态时补偿和调整，这样可以真正实现无线终端和基站时间的精准同步，而且根据各项标准模组建设，可以根据数据共享中获取基站时间信息，并通过发送时刻信息，了解终端和基站之间延时误差，通过准确进行计算，更加可靠地进行调度测量，保证各项数据准确性，以便于真正实现UE与DTU时间同步。但仍然需要注意的是，在实际运行过程中，由于外场测试环境搭建较为复杂。而且需要建立多个5G基站，所以为了能够保证数据的准确性，则必须强化重视，确保可以通过网络精准授时测试验证，更好地了解其运行情况，以便于通过科学可靠地进行验证处理，保证数据的准确性。

2.4 差动保护测试与验证

通过5G网络承载DTU之间通信通路实现差动保护业务错通，在实际运行测试的过程中，必须加强对DTU运用的重视，并通过科学可靠的记录网络，更好的打开差动保护功能。而且在实际探究阶段，必须加强对5G基站售时的重视，确认授时的精准度，满足各项标准，同时还可以通过连接DTU设备进行处理，根据TCL抓包测试结果，真正实现延时的调控。但仍然需要注意的是，在实际进行测试验证的过程中，要充分了解专网的一些情况，以便于通过精准授时与超低延时的连接，更好地满足智能电网差动保护需求，真正适应生产与推广，从而能够发挥不可替代的作用价值。

3 5G专网技术在电网配网差动保护中应用的未来发展

当前，5G专网技术已融入各个领域应用当中，虽然在配网电网差动保护中可以有效将自身的优势展现，但是在实际运行阶段仍然会面临一定的瓶颈与问题，所以为了能够有效将技术应用的价值体现，则必须做好全面参与工作，充分掌握当前技术应用情况，以便于科学合理地进行规范处理，了解技术应用问题，从而针对问题制定科学可靠的举措，实现规范控制。因此，对于国际专网技术在电网配网差动保护中的应用，为了能够促进其未来发展，则必须加强重视，确保可以对各个环节有着一定了解，尤其是现阶段应用情况，了解外场测试环境搭建5G网络测试验证，以及基站建设等各项工作标准，有效解决传统配网中网络建设周期长且成本高的问题，有效提升其运维效果，满足配电网差动保护应用的各项需求，从而真正将技术的应用和价值体现。

但需要注意的是，对于现阶段技术应用所面临的问题，需要得到认可，确保在优化课程阶段可以科学进行规范，以便于更加科学进行优化，保证5G专网技术应用效果同时还可以严格遵循各项标准，确保性能不变、配置不变、应用不变的情况下，真正将5G装网技术应用的效果体现。

4 结语

总而言之，5G SA专网提供精准授时，可以通过切片的应用，真正实现低延时与大宽带的优势，满足智能电网差动保护业务的各项需求，从而能够有效拓展运行空间。而且在R16网络成熟与运用的背景下，多种技术可以广泛地融入各项技术当中，有效将5G专网技术应用的价值体现。但值得注意的是，在实际应用过程中，为了能够有效提升运行效果，则必须通过5G技术的全覆盖，有效助力电力行业对信息化与智能化发展，确保可以全范围实现5G电力终端的运行。