唐常青
国网江西省电力有限公司上饶供电分公司 江西省 334000
摘要：随着“互联网+”和“电力互联网”时代的到来，物联网发展迅速，并逐渐渗透到生产和生活的各个领域。将物联网技术引入电力系统可以有效地整合和提高信息化水平，利用电力基础设施，设备交互设施，促进先进信息通信系统服务于电网系统。在电力系统中，随着连接设备数量的增加，通信需要更大的容量，更大的连接性和更高的数据传输速率，而这只有通过将5G与物联网相结合才能实现。因为只有5G通信网络有潜力提供显著的低延迟、高完整性和高数据速率。5G通信网络技术非常灵活并且功能更加完善，这提供了一个很好的平台来解决如电力物联网中的成本分析和功耗应用方面的许多关键问题。
关键词：5G通信技术；电力物联网；应用
1、泛在电力物联网建设的技术构架
1.1信息感知层
对于电力物联网中的信息感知层，是利用智能传感设备对电网末端运行设备进行实时数据采集、监测和感知。电网运行的数据流贯穿发电、变电、输电、配电及用电全过程。对于电力系统一次设备信息，一部分属于设备基础数据，另一部分是设备实时运行状态数据。实时数据需要相对应的智能监测设备对其监测和感知，例如:红外测温仪、监测摄像头、巡检机器人及无人机等。电力系统二次设备，例如:继电保护装置和电能监测设备具备对电网运行数据的采集功能。用电侧设备包括智能电表、智能家电、电动车充电桩等。一方面，它们能将系统运行数据和用户电量消耗数据进行采集;另一方面，也能将设备运行数据、电力系统运行数据、用户耗能及电力能源交易数据传输至系统平台。
1.2边缘计算层
边缘计算是指在数据源附近进行计算、初步分析、存储和应用的开放式平台。电力物联网边缘计算层由电力终端设备、智能设备、边缘节点处设备构成，对系统终端层上传的数据进行简单计算和初步处理，同时将处理结果上送至云中心。边缘计算层将终端层与网络层进行更全面、更细化的连接，经过其简单的计算分析，可大大缓解了云中心处理数据的压力。随着电网的逐步发展，电网架设安装的设备越来越多，大量的数据需要传输和计算。可以在边缘节点处灵活部署设备，更接近终端设备、用户设备，能准确及时对电力系统运行和用户用电情况进行反馈，从而能更好的进行电力能源的调度。
1.3网络传输层
传统的电力网络传输包括工业以太网、电力载波通信和光纤通信。泛在电力物联网网络层传输层在已有的网络传输基础上着力发展电力无线专网和终端通信建设，增强带宽，以实现深度全覆盖，满足新兴业务发展的需要。网络传输层是在感知层与平台应用层建立通信连接，对所采集到的数据、信息进行高效、安全的传输。网络传输除了网络架构的搭建问题，最重要的是传输安全性及传输数据的速度。泛在电力物联网的数据来源是多元化的，数据的格式是多样的，因此需要网络的融合性和数据兼容性更强。同时，多源的数据会给网络带来更大安全风险。为了解决数据在各个环节所产生的安全风险，最优的信息保密技术亟待研究和应用。随着国内5G技术的快速发展，电5G通信也应用于电力物联网领域。5G通信具有无线覆盖面广、传输时延短、系统安全性高、传输速率高等特点，能较好应用泛电力物联网的网络建设中。
1.4平台应用层
平台应用层是将电网各类数据统一管理、统一处理和应用开发平台，其包括企业统一数据管理中心、物联管控中心、企业中台。
平台应用层充分应用“大、云、物、移、智”等现代信息技术，以实现各类采集数据精细分析和综合处理，并更精准服务于企业业务的需要。大量的数据和信息汇集至平台，需要对数据和信息进行筛选、匹配，以达到一种良好的供需目的，并提高数据的利用效率和发挥数据的最大潜力。平台建设的重点是加强设备监控、电网互动、账户管理、客户服务等共性能力，最大限度的扩大为电网企业潜能。在应用方面，打造核心业务智慧化运营，全面服务能源互联网生态，促进管理提升和业务转型。
3、5G通信在电力物联网中的应用
3.1关于5G通信网络架构
5G网络采用基于服务体系的架构，5G通信系统由接入网、承载网和核心网组成。（1）接入网主要由集中单元、分布单元、有源天线单元组成。集中单元从原基带处理单元的非实时部分分割出来，负责处理非实时协议和服务；分布单元是原基带处理单元的剩余功能重新定义，负责处理物理层协议和实时服务；有源天线单元由基于基带处理单元的部分物理层处理功能与原基带射频拉远及无源天线合并而成。（2）承载网是基础资源，必须先于无线网部署到位，其作用就是把网元的数据传到另外一个网元上。承载网采用Mesh组网，逐步下沉到接入层，实现前传、回传统一。支持网络FlexE分片；支持整网的SDN部署，提供整网的智能动态管控。接入环达到50GE，汇聚环达到200GE，核心层达到400GE。（3）核心网是很多网元设备的通称，是移动通信网络的大脑，负责整个网络的管理与控制。
3.2在电力物联网中5G技术的应用
智能分布式配电自动化、低压用电信息采集、分布式电源、电力巡检等领域是5G在电力行业的重点应用场景。配电自动化的目的是提升供电可靠性，由于传统配网采用过流保护，一旦发生停电现象，会造成较大的影响，排查时无法精准确定，所以实现配网故障精准定位，提高供电可靠性是亟待解决的问题。在配电自动化中加入5G技术，可以对故障进行精准定位，使配网故障处理时间从分钟级提高到毫秒级。当前，电力用户对用电信息进行采集业务主要用于计量，数据传输的业务规模小、频次低，特点是上行流量大、下行流量小。5G通信网络可以提供海量接入和实时数据上报，帮助电力用户完成用电信息采集。对于传统配电网来说，它的早期架构设计并没有考虑分布式电源的接入。后期加入分布式电源后，网络架构发生了很大的变化，从原来的单电源辐射状网络变为双电源甚至多电源网络。对于用户来说，他们既是用电方，也是发电方，电流呈现出双向流动、实时动态变化。因此，需要引入5G技术来增加配电网的可靠性、灵活性及效率。电缆隧道解决电网供电承载的同时也面临着巡检困难等问题，它作为一种封闭的地下管廊在遭受火灾、水淹、塌陷等问题时会对巡检人员的生命安全造成危险，因此为了使巡检人员避免危险、确保安全巡检，传统的方式是由两人以上进行隧道内部巡检工作，这样就导致了巡视工作效率低下。引入5G智能巡检机器人将极大地解决这一问题，机器人与后台之间进行通信时，5G技术可以保证很高的传输速度与传输稳定性，巡检机器人采用全景摄像机进行实时监控时，配合5G网络可以实现低延时视频观看。因此，引入5G网络也可以确保传输链路数据安全。
4、结语
力通信网络经历了从电力线载波到光纤再到各种无线通信的过程。物联网完全打破了传统时空思想的认知和局限性而达到促进客户服务改善、质量和效率改善、电网经济运行、新兴业务价值创造和清洁能源充分吸收等多个目标。5G通信网络技术承载着对电力物联网的期望，5G网络覆盖面广，是支持电力物联网通信的完美之选，它将彻底改变许多日常生活活动的方式。尽管5G通信网络具有很多优点，但是5G技术在电力物联网中的应用是一个长期的过程，仍然需要我们进一步探索。
参考文献
[1]王亮，鲜柯.电力物联网中5G边缘计算技术的研究[J].电力大数据，2020，23（04）：24-30.
[2]陈皓勇，李志豪，陈永波，等.基于5G的泛在电力物联网[J].电力系统保护与控制，2020，48（03）：1-8.