钱谢成
南京浩宁达电气有限公司
摘要：随着社会经济与科学技术发展速度不断加快，电力系统逐步趋向于大型化、智能化方向发展，应用于电力系统中的5G技术使电力基础数据采集、存储、分析工作实现了一体化目标，对保障电力系统安全高效运营意义重大。本文就针对此，以5G技术特征、网络结构为切入点，提出5G技术在电力系统不同场景中的应用对策，以供参考。
关键词：5G技术；电力系统；实际应用
前言：现阶段我国智能电网建设进程进一步加快，分布式能源接入、用电信息采集、配电自动化等业务种类不断增多，对通讯系统提出了更高需求。相较于4G技术而言，5G技术具有更加显著的超高宽带、高低时延、超大规模特征，将其应用在电力系统中，可切实提升电力行业整体运营效率，增强重大事项决策智能化水平。
1、概述5G技术
1.15G技术通信特征
5G技术全称为第5代移动通信技术，可满足各行业日渐多元化的通信需求。与4G技术相比，5G技术具有更加广阔的应用前景，其通信特征体现在可靠性高、覆盖面积广、容量大等方面。
电力技术的通信特征与电力系统发展需求存在密切关联。由于电力技术的时延极低、移动宽带大，可更好地被应用在电力系统海量数据传输、部门协同控制、设备实时监控等方面。
1.25G技术网络结构
5G通信系统内部主要包括宏基站、微基站、核心网。详细结构如下图所示。其中，核心网肩负起控制系统与数据传输的功能[1]。宏基站需要借助微波与核心网，使不同区域的基站与用户信息均可接触无线通信网络实现高效传播。
2、5G技术在电力系统低时延、高可靠性业务场景中的应用
在电力系统实际运行期间，受周围因素干扰程度较大，因此需要对系统运行情况进行全面精准的管控，降低系统故障问题发生几率。
电力系统精准负荷控制被较为典型的业务场景，需要有效解决电网故障初期频率快速跌落、联络线路功率超负荷、电网旋转备用度不足等问题[2]。依据电力系统实际管控要求，需要引进具备快速负荷控制的毫秒级控制系统，并配合使用先进的5G技术，缩短主站到子站的通道传输时间，确保存在于电力系统运行期间的各类问题能够得到及时发现与解决。
3、5G技术在电力系统大覆盖、大连接业务场景中的应用
当前电力系统建设规模不断扩大，系统内部电力设备数量增多，可直接影响到电力资源实际传输水平，为构建起智慧型城市奠定坚实基础。在传统通讯环境下，电力系统在最后1千米的设备接入难度较高。而通过配合使用更加先进的5G技术，可以满足大量电力设备接入目标，并将此些电力设备连接在一起。
因大数据技术在电力系统中得到了广泛应用，数据采集及数据分析结果成为电力系统监管重要理论依据。
在原电力系统中，通信压力过大，许多重要数据丢失。通过在电力系统内应用5G技术，可以使电力系统具备更加显著的数据采集功能，扩大数据采集面积，切实提升数据利用率。
用电信息采集同样也是电力系统的典型业务场景，用电信息采集系统内部包括主站、远程系统、本地通道[3]。主站与采集终端的通信协议需要严格遵循当地标准。主站采集数据现分为定时自动采集、随机召测与主动上报三种形式。通过将5G技术应用在用电信息采集系统的完善过程中，可以及时满足用电信息采集系统实时性要求，并将系统控制操作响应时间及控制指令下达到终端的响应时间控制在5秒之内，系统对用户测试件的响应时间不小于30秒。
4、5G技术在电力系统大容量、高带宽业务场景中的应用
电力系统运行期间，语音、视频等业务内容对带宽的要求极高。视频监控电力系统运行通常采用无人机巡检的方式，通过分析无人机传输到主站的视频，判断出电力线路实际运行状态。通过在电力系统的应用5G技术，可以从根本上提高视频数据的传输效率，确保系统内部故障问题能够被及时发现。在电力系统配电过程中，借助视频监控手段可以对配电系统运行全过程进行全面监管，并且及时回传诊断数据。虚拟现实任务需要求实时信号能够不断更新高清画面，形成配电网全景图。
在电力系统智能巡查业务场景内，需要对电力设施现场作业情况进行全面监管。智能巡查系统内部包括主站、通信通道以及终端。其中，主站肩负起视频互动服务、音视频互动控制网关服务、现场作业安全管控服务等功能。通信网络则需要为主站以及采集终端提供远程通信信道服务。为实现电力系统营配调一体化目标，可将5G技术高效应用在智能巡查业务场景内，将不同业务信号传输速率范围控制在合理水平。
智能巡检业务还包括机器人巡检项目。借助5G技术，可以充分发挥出机器人巡检工作在代替巨大劳动力与缺陷录入工作中的积极作用，确保机器人巡检所得的传输数据种类、设备诊断信息能够被快速传输至主站。
5、5G技术在电力系统中的应用测试
为确保5G技术在电力系统内具有较高的适用性，还需要开展电力技术应用测试工作[4]。以电力系统中的精控业务场景为例。由于电力系统需要严格遵循安全可靠、测试全面原则，因此可以将实际环境与测试环境密切结合在一起，搭建精控电信电力测试环境，收集精控业务下电信5G网络的时延数值，针对此数值评估5G技术实际应用效果。
测试结果表明，在5G环境下，电力系统监控业务平均时延为35毫秒，对比4G环境下40毫秒的时延，实际信号传输效果更好，可更好应用在电力系统后期优化及完善过程中，切实提升了电力系统智能化改造水平。
总结：总而言之，通过将5G技术高效应用在电力系统中，可依据电力业务构建起流量模型，更好满足各领域生产经营建设对电力系统大宽带、大流量提出的更高要求。为充分发挥出5G技术的积极作用，还应当细致分析电力系统不同应用场景特征，对精准负荷控制业务进行严格措施，对电力系统内部结构进行进一步的优化及完善，推动电力系统智能化发展进程。
参考文献：
[1]卢恩. 基于大型火电机组FCB技术的电力系统智能恢复控制研究与应用[D].华南理工大学,2014.
[2]白歌乐. 内蒙古电力通信网无中继超长距离光纤传输系统的研究与应用[D].内蒙古大学,2014.
[3]张毅磊. 基于果蝇优化算法的电力系统无功优化研究与应用[D].湖南大学,2015.
[4]张宁,杨经纬,王毅,陈启鑫,康重庆. 面向泛在电力物联网的5G通信:技术原理与典型应用[J]. 中国电机工程学报,2019,39(14):4015-4025.