5G技术赋能智能电网行业应用实践探究

丁智 郭钊杰 秦洁 唐论

摘要：文章以智能电网行业发展为研究对象，从产业升级的角度探讨了5G技术对电网行业的应用实践。首先，对5G技术和智能电网的相关概念、特点等内容进行了简要概述。其次，结合当前我国智能电网行业发展现状的综合了解，详细介绍了5G技术在智能电网中的应用场景，如大宽带、低延迟和广连接等。最后，提出了推广5G技术在智能电网行业中的建议。文章强调了加强对5G技术应用和推广的重要性，强调加快5G技术应用标准化建设，并通过试点项目和经验分享来促进5G技术在智能电网行业中的应用。这些举措将为智能电网行业的可持续发展提供坚实的技术支持。

关键词：5G技术；智能电网；应用实践；应用场景；推广建议

电网业务与广大人民群众的日常生活有着极为密切的联系，积极开展电网技术升级，采用先进的5G技术来为智能电网行业赋能，使其在原有性能的基础上具备超高宽带、超低时延和超大连接能力。这不仅有助于推动我国电网行业在新时代转型升级发展目标的实现，使其尽快步入智能化发展的快车道，还有助于用户用电满意度的大幅度提升。在新时代背景下，要按照“十四五”规划关于建设现代化能源体系的重要指示，积极运用5G技术，加快电网行业的智能化、数字化转型。

一、5G技术及智能电网的概述

（一）5G技术的概述

5G技术是第五代移动通信技术的简称，经过了1G到4G技术的发展，5G技术的优势在实际应用中更加明显，不仅能够显著地提高带宽的传输速度，降低通信时延，而且在可靠性方面也有所保障。这些优势使得5G技术被广泛应用于智能电网的建设和发展过程中，以确保电力系统稳定、高效、自动化、平稳地运行。

（二）智能电网概述

电力系统作为国家重要的基础设施，在建设过程中对其稳定性、高效性、自动化程度等方面都有着更高的要求。因此，我国开始将各种高、精、尖技术应用于电力系统的建设过程中，进而形成了电力系统各部分之间的信息共享和交互，从而成功构建了新型的智能电网系统。该系统具有以下几个重要特点：

第一，配电的自动化。智能电网将先进技术集成到系统中，利用智能终端等模块可以自动化的感应用户的用电需求，并且进行自动化的配置，以高效利用电力资源。同时，智能电网中的各种终端设备具备自我诊断功能，可以实时分析和上报自身的运行状态和参数。部分设备能够自我修复，而其他设备可以自动报警并通知相关维护人员进行干预，以降低电力系统的故障概率，满足用户不断增长的用电需求。

第二，精准地负荷控制。电力系统中对负荷的控制需要高度精准，电力的终端设备及时反馈运行情况，并对历史数据进行储存和上报，控制中心对这些数据进行分析，准确预测后续的用电情况。同时，这些计算和分析需要在短时间内完成，以实现精准地负荷控制，自动完成用户的电量使用和控制工作。

第三，智能化的指挥和调度工作。目前，智能电网的相关设备已经覆盖电力系统的大部分地区，这些地区能够利用智能化的电力设备，对用户的用电数据、电力设备运行情况等进行及时、正确地上报，从而降低检修工作的工作量和工作难度，帮助检修人员及时发现和排查故障。同时，智能电网还可以对某些非常见的故障进行上报，成为故障分析的典型，并在后续加入智能分析数据库，从而有效地提高指挥和调度工作的效率。

第四，安全监控。电力系统除了需要稳定的运行环境之外，安全性也是非常重要的因素，尤其是在一些环境恶劣地区的设备机房、变电站、智能设备终端等，往往无人值守，因此必须要具有安全监控功能，才能实现及时、正确地管理。智能电网可以通过设置监控设施、传感装置等，实现远程控制，及时感应产生并报警安全问题，避免安全问题的扩大化，最大程度减少对电力系统的影响。

二、5G技术在智能电网中的应用

（一）5G“大带宽”的应用场景

5G技术最显著的特点是提高了带宽的传输速度，进而降低信息传输的延迟。在智能电网中，5G技术的应用主要是通过“大带宽”的优势实现。具体来说，智能终端将收集到的信息传送给控制系统，控制系统通过对信息的分析给出相应的处理信号，并将处理信号传送回智能终端，以确保智能终端能够及时作出反馈。5G“大带宽”的应用场景主要包括以下三方面：

第一，5G技术与无人机技术的结合。无人机技术可以通过对电网设备的巡视，確保数据能够及时、安全、可靠地传输回来。这种巡视方式不仅集成了无人机技术，还包括图像识别技术和图像传输技术，能够全方位记录电力系统设备的缺陷，并提供相应的解决策略。5G技术与无人机技术的结合能够满足在恶劣环境下对电力系统的巡检需求，使巡检内容更加简单化、智能化，降低人力投入成本，并解决了电力系统故障时常见的“操作难”和“分析难”的问题。

第二，5G技术与电力线路检测的结合。为了确保电力系统运行的稳定性，因此在电力系统中会分段设置一些监测点，这些监测点的数量比较多，每个监测点的检测结果数据量比较大，而且需要及时进行传输。因此，可以充分利用5G技术的“大带宽”就有了用武之地，实现监测点高清照片甚至视频的实时回传，并对系统周围的环境进行实时传输，从而降低电力系统设备被破坏的概率。

第三，5G技术与变电站巡检技术的结合。变电站作为智能电网中的重要设备，需要进行及时地巡检。通过将5G技术的应用，可以将变电站的巡检工作自动化，能够完成云端、变电站设备之间的信息传输与交互，并及时、全面地收集变电站的信息，确保变电站作业的稳定开展。

（二）5G技术“低延迟”的应用场景

“低延迟”是5G技术的重要特点，智能电网也对“低延迟”有着较高的要求，因此5G技术“低延迟”的应用在智能电网中也非常普遍，主要包括以下几点：

第一，5G技术与电网差动保护。智能电网中的一个重要需求就是当检测到某个故障点时，能够快速定位故障区间，并尽量绕过故障段，确保其他区域的正常供电。这是差动保护原理在智能电网中的一个重要应用，目前将5G技术与电网差动保护相结合，利用其“低延迟”的特点，能够将信息快速进行传输，并精确判断出故障区域，延迟基本上小于一百毫秒，能够瞬间完成故障设备的切换，进一步缩短智能电网的故障时间。

第二，5G技术与精准负荷控制。智能电网通常会在一些终端上安装负荷检测装置，这些装置通过传感器收集负荷数据，并通过智能终端将数据上报，控制中心在收到上报的数据后，需要快速响应并将控制信号传输给智能终端，以实现精准负荷控制。将5G技术加入精准负荷控制场景中，能够利用其“低延迟”的优势，实现毫秒级别的快速响应，同时还能弥补传统通信模式下延迟高、维护难、接口转换比较多、成本较高等缺点，在降低智能电网维护成本的同时，提高精准负荷控制的精度和效率。

第三，5G技术与智能分布式FA的结合。在智能电网中，可以利用分布式FA技术实现故障信息与控制信息的交互，减少了中间的主站环节，进一步降低了故障的持续时间，同时，可以实现故障区域的隔离与非故障区域的网络重构，从而提高智能电网的高可用性。目前，智能分布式FA技术与5G技术的结合已经成立了部分试点，并取得了良好的效果，能够利用5G技术“低延迟”的特点实现故障隔离和供电快速恢复，进一步缩小故障范围，并将故障恢复的速度降低到秒级别。

（三）5G技术“广连接”的应用场景

5G技术不仅具有“大带宽”和“低延迟”的特点，而且还具有“广连接”的特性，为智能分布式技术的推广和应用奠定了良好的基础。目前，5G技术“广连接”的应用场景主要包括以下几个方面：

第一，5G技术与分布式电源技术的结合。将分布式电源技术应用到新能源类型的智能电网中，以光伏发电为例，需要对电站进行更小粒度的划分，从而实现对电力输送的精准控制。而5G技术的应用，可以有效地实现电力的平滑输送，解决了传统光伏发电站电力资源输送不稳定的情况，已经具备分布式电源的群体控制能力。因此，分布式电源技术与5G技术的融合，可以解决光伏发电站等新能源电力系统建设中的部分难题，推动新能源发电技术的进一步推广和应用。

第二，5G技术的“广连接”能力，可以使得某个区域内能够接入更多的智能终端设备，例如智能终端监控系统、仓储设备、机器人设备等，进而实現对多种数据的收集和传输以及物质资源的有效利用。在节约人力成本的同时，还可以提高物质资源调度的效率，进一步降低智能电网的运营成本。此外，5G技术还可以与其他相关技术进行有效结合，最终实现智能化的物质管控网络，为5G技术与智能电网技术的推广打下良好的基础。

第三，5G技术与移动办公技术的结合。移动办公技术可以帮助工作人员摆脱时间和空间的限制，随时随地处理工作相关的内容。5G技术的应用可以使得移动办公更加便捷，利用智慧邮箱、协同办公等多种方式来提升移动办公效率，同时还可以与AI技术相结合，进一步降低信息传输的时延和人力成本，这也是5G技术与智能电网技术的应用方向。

三、5G技术在智能电网行业中的推广建议

（一）重视5G技术的应用和推广

综上所述，目前5G技术已经被广泛应用到智能电网的建设过程中，并且取得了良好的效果。但是，5G技术的内容非常复杂，包罗万象，还有很多未被发现和应用的优势，可以进一步提高智能电网的可靠性，降低电力设备的维护成本。因此，需要更加重视5G技术在智能电网领域的推广和应用。

首先，深入了解5G技术的概念及特点。5G技术是一项复杂的技术，其中包含的专业技能和应用场景非常多。因此，为了更好地推动5G技术在智能电网中的应用，需要对5G技术进行深入地研究。例如，智能电网可以成立与5G技术相关的实验室，将5G技术的优势与智能电网相结合，通过开展相关的技术实验，收集真实、可靠的实验数据，并推动5G技术在智能电网中的应用。同时，智能电网部门还可以与5G技术相关的高校进行合作，通过聘用高、精、尖类型的人才，致力于5G技术的钻研和应用，为后续智能电网的发展提供更多的技术保障。

其次，鼓励5G技术在智能电网中的进一步推广。一方面，国家需要出台相关的政策，鼓励5G技术与智能电网技术相融合，明确相关的应用方向，在相关政策的引导下，促进5G技术的研究和创新，进一步突破技术研究中的难题，并为后续5G技术的应用和推广铺平道路；另一方面，智能电网部门也需要提高对5G技术的重视程度，通过增加技术研究预算、鼓励创新、聘用5G技术人员等方式，鼓励5G技术与智能电网的发展和融合。

（二）5G技术应用的标准化

5G技术的推广和应用需经过标准化流程，使得绝大多数的应用场景都能遵守相关的标准，避免出现各自为政的情况。5G技术应用的标准化主要包括以下两个阶段：

首先，推动技术标准的形成。5G技术的推广和应用需要先制定相关的技术标准，进而解决不同电力设备、不同智能终端的统一问题，为后续的推广和应用扫清障碍。在制定技术标准的过程中，需要充分调研当前5G技术的内容、发展趋势、应用方向、应用范围等内容，使得制定的标准更加现实化，尽量缩短与实际应用场景的差距，可以降低后续5G技术应用和推广的难度。

其次，推动技术标准的落地。技术标准被制定出来后，还需要进一步执行和落地，从而使得5G技术能够更好地应用到智能电网的发展过程中。推动技术标准的落地是一个长期的过程，需要循序渐进地进行。一方面，针对尚未开展的智能电网项目，必须严格遵循最新的5G技术标准，并且在设计和实现时需要具有一定的前瞻性，为后续技术的升级换代留下足够的空间；另一方面，在推动技术标准应用和设备升级时，对于一些历史遗留问题，可以采用逐步替换、分段替换等方式，避免影响电力设备的正常运行，确保电力系统的稳定性和可用性。

（三）建立试点进行尝试和应用

5G技术在智能电网中的推广和应用，需要经过实验室理论研究的阶段以及实际投入推广两个主要阶段。在研究5G技术到达理论成熟阶段之后，实验室需要在相应的试点区域进行应用，如果试点阶段也非常成功，就可以进一步扩大应用的范围，最终推动5G技术在智能电网中的全面应用。建立试点进行5G技术的尝试和应用需要参考以下两点：

第一，建立5G技术的应用试点。5G技术的应用试点是全面推广的重要环节，一方面，在建立试点区域时，需要从大面积相似的电网中选择具有代表性的区域进行试点，如目前进行中的深圳移动与深圳电网的合作试验。同时，选择的试点类型要尽量多，能够覆盖5G技术应用的多种复杂场景，如5G智能电网广域专网、5G智能电网室内深度覆盖增强、5G智能电网低时延性能提升等，对于某些小范围的特殊应用场景可以先舍弃，在后续的应用中再进行推广，尽量缩短试点的实验时长；另一方面，在应用试点建立之后，需要对各个试点的实验参数进行详细记录，并且通知电力设备的维护者、使用者，使其能够充分了解相关实验，避免因人为操作失误影响实验数据，确保实验过程的真实性。

第二，在5G技术试点得到成熟的应用之后，还需要进一步扩大应用的范围，在此阶段也需要积极地收集实验数据，持续观察5G技术的应用情况，当出现实验数据与真实应用数据不一致时，需要详细记录并分析，找到问题的关键点，并不断进行完善和创新，使得5G技术的应用更加成熟。

四、结束语

综上所述，5G技术赋能智能电网行业，符合当今国家关于建设现代化能源体系的目标要求。在未来的发展中，我们要在以往实践成效的基础上，继续砥砺前行，着力于智能电网的技术升级工作，在对5G技术功能、潜力进行深入开发的基础上，结合我国智能电网行业发展特点和需求，对5G技术进行精准布设，使之能够全面覆盖到电网的发、输、变、配、用等各个环节。

作者单位：丁智 郭钊杰 秦洁 中国移动通信集团广东有限公司深圳分公司

唐论 南京华苏科技有限公司

参  考  文  献

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丁智（1974.03-），男，汉族，黑龙江克山，硕士研究生，工程師，研究方向：移动通信。