尹昕
山西省电力公司国网长治供电公司 山西 长治 046011
摘要：电力无线专网可以接入的电网业务主要分为电网控制类、信息采集类、移动应用类3种，包括配电自动化、用电信息采集、分布式电源、精准负荷控制、视频监控、移动作业等。目前，业务最低时延要求为10ms级，单业务带宽低于4Mbit／s。未来，随着能源互联网的发展，物联网将成为电网的基本形态，迫切需要实现各类负荷的精准控制，适应以特高压为骨干、各级电网协调发展的新型电网模式；实现各级电网重要廊道的监视、巡检，引入可视化、实时化、精益化的新型作业方式；实现用户双向互动、用电精细化管理，开展基于“互联网+”的新型业务模式。目前，光纤配网差动保护采用保护专用光缆，存在敷设费用高、地下管沟资源不足等问题。如与现有配电自动化共用光缆，则存在保护两端站点之间多次跳纤、造成可靠性降低等问题。基于5G网络的低时延高可靠关键技术，提出了差动保护业务在5G环境下的应用，满足差动保护对端到端通信通道10~12ms的时延要求。
关键词：5G环境；差动保护；电力系统
引言
电力通信网络系统是确保整个电力系统正常运行的重要组成部分，只有保证电力通信网络系统的正常有效工作，才能够对各种数据信息进行有效的传输，因此面对当下电力通信传输网络的一些常见故障，必须要采取有效的处理措施才能够保证电力通信传输网络的正常工作。
１常见的通信网络故障
1.1网络通讯质量
不高当前，我国大多数变电站的通讯所用网线为铜线，因为铜线自身属性较软，极易出现断裂的现象，并且大多数的通信线路采用的是单芯铜线，在其使用过程中并没有很好的抗干扰性能，在一些要求较为严格的场所，这种单芯铜线特别容易受到周围器材的信号干扰，从而对通信质量产生了极大的影响。另一方面，我国最早建立的大多数变电站设备已经使用较长的时间了，大多进人了保养时期，这种情况下的网络通信设备往往不能保证传输过程中的稳定性，给通信网络的安全性带来了极大的威胁。
1.2网络构架不够完善
经过调查研究发现，当下的电力通信网络虽然已经建立，但是网络构架相对不够合理，尤其是很多的地方电力光缆通道没有形成一种环网，导致了通信设备并不具备安全运行的条件，最终造成了电力通信传输网络的不稳定性容易出现故障，尤其是许多串联式的阻网通信路由方式，一旦中间的站点通信光缆或者是设备出现了故障，将会造成整个通信网络的中断，影响到了信息的传输，造成了电力系统无法正常有效运行。
1.3通讯网络层析划分不明确
我国的电力通讯网络主要分为以下３个层次：第一层次，国家级以及省级的电力网络公司被定义为一级通讯网络；第二层次，省级和市级的电力通讯公司及一些相关的供电部门被定义二级通讯网络；第三层次，主要是市一级的电力通讯网络。由于在电力通讯网络的划分过程中，省一级以及市一级的层次划分并不明确，导致在电力网络线路架设的过程中规划不够明确，造成了一部分的电力通信线路层次不明显，同时，对于通讯网络的信息传输也有一定的影响。
25G电网的业务特点
智能电网是电力系统发展完善的产物，具体表现为各种先进的技术和设备被应用于电力系统之中，比如：网络通信技术、储能技术和传感技术，这些先进技术和设备的应用，使传统电力系统的功能愈加完善，最终构成了现代化电力系统。电力行业将称之为2代电力系统，亦称电网2.0。智能电网的发展受到了国际上的高度关注，是电力系统未来发展的方向。
智能电网在信息传输速度和自动化程度上有着得天独厚的优势，具体表现为信息通信技术和智能技术赋予了其自动化控制功能，能够在各个工作环节之中进行自动化控制，电网运行稳定性和效率也因此而提升。其中，电力信息通信技术在电网运行之中，起到了十分关键的作用，通信技术的使用，采集电网运行数据，从而为工作人员监控电网运行状态创造了有利的条件。据了解得知，智能电网具有以下几方面的特点：（1）可靠性强。智能电网与传统电网相比，应用了先进的科学技术，这些技术的应用，赋予其多项功能，比如：自我诊断功能、预警功能等，故智能电网具有的非常强的可靠性，能够在各种环境因素的影响下，保持稳定运行的状态。（2）兼容性和开放性强。现阶段，继水力发电、火力发电等常规发电方式之外，太阳能光伏发电和风力发电等可再生能源发电技术实现了快速发展，而智能电网可以将新能源发电纳入到电网之中，从而提升了能源的利用效率，有助于促进电力行业的发展。
35G关键技术的研究
3.1网络切片
网络虚拟化是在共享底层物理网络基础设施的基础上，构建彼此隔离的多重异构虚拟网络，能够实现动态资源分配。而面向电力物联网的5G网络切片技术正需要这种动态自适应的虚拟网络映射，其映射是通过底层链路监测各个虚拟网络的流量状况，并根据其承载虚拟链路的拥塞级别和性能指标等局部信息，周期性地重新为虚拟链路分配共享的底层带宽资源，从而提高了底层网络带宽资源的利用效率。借鉴网络虚拟化的优势，通过将复杂的实际泛在电力物联网网络映射成虚拟的网络，便于对业务指标进行分析研究。
3.2多天线传输技术的应用
多天线技术指的是通过引进有源天线阵列，改善传统网络通信技术信号覆盖性不强的缺点。多天线传输技术所使用的天线，其总数量为128根，伴随着科学技术的进一步发展，天线阵列逐渐由2D变为了3D，这样一来，就使信号传输的准确性得到了提升。该技术可明显改善地下配电房等智能电网终端应用场景的传输质量。
3.3毫秒级低时延技术
控制类业务是电力无线网络中重要业务类型之一，对网络传输时延、可靠性提出了严苛要求。无线网络中的时延主要包括空口时延、排队时延、处理时延以及重传时延等部分。电力物联网业务对可靠性、低时延有很高的要求，无线蜂窝网络的主要标准化组织3GPP也将其划分为一个场景。针对网络端到端通信过程中的各部分时延，为实现端到端毫秒级低延迟，需要在明确各时延的来源之后有针对性地进行优化。电力物联网中支持超低时延业务的关键技术，需要通过引入移动边缘计算、低时延切片等技术，研究核心侧低时延网络架构设计、移动边缘计算部署策略、接入侧无线帧结构的定制化设计、调度策略优化，从而实现电力物联网端到端毫秒级超低时延。
结束语
研究了5G网络的低时延高可靠关键技术，并且基于5G的网络切片、边缘计算、灵活回传以及低时延技术等技术，对差动保护业务进行了研究，并设计了一套能够应用于配网差动保护场景下的移动边缘计算平台，使信息流无须回传至5G核心网、在网络的边缘就能完成信息的交互与传输，满足配网差动保护对端到端通信通道10~12ms的时延要求，取代光纤通信进行配网差动保护装置之间实时通信，为泛在电力物联网接入网低时延、高可靠应用场景提供解决方案，研究成果也可推广到高可靠、低时延其他场景应用。
参考文献
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