杨南宁
广西电网有限责任公司贵港供电局 广西贵港 537100
摘要：科学技术发展加快，5G通信技术在人们日常生活中越来越常见。5G技术以其大带宽、低时延、广连接技术优势，可以广泛地应用于电网行业全流程的生产和运营管理中。通过对5G切片、边缘计算等技术在差动保护等典型应用场景的实践和应用，验证了5G端到端的网络切片对电网业务隔离和保护的有效性，满足差动保护、输电线路三遥对5G授时精度、端到端时延的指标要求。因此，5G网络可为智能电网提供高可靠的无线通信服务，有益于推进智能电网建设，具有广阔的商业前景。
关键词：5G技术；智能电网；网络切片；三遥
引言
随着我国社会迅速发展，电网规模不断扩大，同时随着智能电网建设的推进，电力设备、电力终端、用户陡增，设备与设备之间、设备与用户之间、用户与用户之间的信息传递互动的需求呈爆发式增长，迫切需要高效、安全稳定的通信技术作为支撑，提升电力系统的智能化、自动化、信息化水平，从而为社会经济的稳定提供可靠的服务。
电力系统之间大量信息的通信共享需要先进的通信技术予以保障，5G通信技术融合了智能无线网络架构、无线网控制承载分离技术、多制式协作与融合技术等先进的网络技术，具有传输速率高、延迟少、节省能源等优点，因此5G通信技术的应用将极大地促进电力系统的快速发展。
1智能电网特点
新时代电力发展脚步加快，使电网逐渐智能化，智能化电网有以下几种特点。第一种特点是牢靠性，在电网内部构成中使用高级科技的通信技术，使电网能够对发生的状况进行判断，对出现的问题进行报警或自动修复。智能电网可以在出现问题情况下保持一定的电力供应，更加适应人们的生活。第二种特点是开放兼容性，智能电网可以对不同种类的电源兼容，使各种电力可以正常使用。第三种特点是互动性，智能电网的普及能够使电网部门同电力用户之间互动交流，电力用户可以直接向电网部门反馈意见，电网部门及时听取不同的意见，有助于服务的优化。第四种特点是高效性，智能电网可以帮助电力运行速度更快，使电力信息更快的集结整理，使工作更加高效，优化电力资源。
2 5G通信技术在智能电网中的应用方式
5G通信技术在智能电网中发挥关键作用，技术人员应根据智能电网的建设与运行需求，合理利用5G通信技术，拓展智能电网的功能，提高电力服务的便捷性、全面性。细化来说，5G通信技术通过如下关键技术，用于智能电网工程。
2.1 C-RAN技术
5G通信在智能电网中应用形式还有C-RAN形式。这种网络通信形式是未来发展的大趋势，是新时代科学技术发展的产物，C-RAN在网络通信中的主要表现形式是是使网络通信无线化。现在网络运营商竞争日益激烈，传统电力通信建设接线入网等形式产生大量的经济成本，网络运营商为了在竞争中胜出，对传统电力通信的改革势在必行。新型电力通信技术5G中C-RAN技术可以很大程度上减少电力公司运营花费的成本，推动电力网络的发展。使用这项技术可以为用户持续进行数据传输服务，减少传输基站的数量，减少相关能源的消耗，虚拟协作使资源得到共享。C-RAN这项技术的主要运行方式是使用传输速度快的网络，使用远程天线和电力传输集合点，将电力信号覆盖广阔的区域，使区域内几百个基站都可以同时得到服务。使用5G通信技术中的C-RAN技术可以帮助智能电网内容构建，减少智能电网在运营中花费的成本，推动智能电网的运行，使人们生活工作更为便捷，帮助社会生产，推动经济发展。
2.2云—边缘计算技术
在5G通信技术支持下，技术人员可引进云计算技术，将其与电力物联网整合，加强对智能电网运行数据的管理。但在实际运行中，该技术不能妥善处理智能电网边缘设备的数据，使智能电网管理出现盲区。为应对该现象，技术人员可整合云计算与边缘计算技术，将云—边缘计算技术用于智能电网建设，实现智能电网数据的分布式管理，便于数据分析，使电力服务更符合用户需求。在智能电网的数据处理中，可采用三种计算方式，针对本地终端，可采用本地计算方式；针对云端数据，采用云计算方式；针对边缘终端，采用边缘计算方式。
同时，技术人员应根据智能电网实现各项功能的数据需求，优化配置电力系统的计算方式，并根据电力系统的资源条件，设置算法的各项参数，以获取更为全面、准确的数据，为数据通信提供便利。
2.3互联网切片
5G通信技术能够帮助智能电网更加迅速的工作，可以提升智能电网的工作效率，帮助智能电网革新，推动智能电网发展前进。5G通信技术在智能电网中的应用还表现在互联网切片方面。5G通信技术中切片技术对各大运营商使用的网络进行判断，将运营商使用的网络虚拟化，根据这些不同网络自身的特点，具体表现在网络运行带宽和网络运行延迟等方面。在一定的区域使用不同类型的虚拟网络进行信息的输送，可以使不同行业对使用网络的需要得到满足。我国对5G网络中使用的切片技术专门建立白皮书，提议更多的电力相关公司可以在电力智能网络中使用5G网络的切片技术，帮助电力智能网络发展。5G通信中的网络切片技术从科技的角度说，这项技术能够满足电力网络管理控制相关业务的需求。5G切片这种新时代的通信技术有很好的安全隔离性，较光纤网络成本相对较低，可以很好的减少企业运行的经济成本。5G通信技术中的切片技术可以帮助智能电网更好的运行，减少智能电网运行成本，提升智能电网整体质量，推动智能电网的发展。
3电力系统自动化三遥场景实践
电力系统自动化三遥需要经过输电线路主站接入电网生产控制大区，业务安全隔离性要求高，传统的无线网络无法满足该业务的要求。5G网络切片能提供端到端安全隔离方案，实现通信可靠性和业务安全接入的有效结合，其组网方式如图1所示。
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6网络切片技术三遥场景验证
本文重点开展了网络切片在三遥场景的实测验证，验证了5G网络切片可以稳定承载电力I/II区（三遥小带宽业务），III/IV区业务（电力巡检视频大带宽业务），及其隔离度和可靠性。
6.1测试组网架构
系统组网方案可参照图2，测试网络为5G的SA版本，无线空口采用2.6GHz频段，端到端提供3个切片，分别承载电力I/II区、III/IV区及公网用户流量，通信终端采用5GCPE，切片配置如下。
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无线：基于切片和5QI进行调度优先级设置，电力I/II区切片配置优先级大于电力III/IV区切片优先级，普通业务切片配置最低优先级。
传输：传输侧配置3个FlexE管道，分别对应3个切片业务，无线基站根据不同切片映射到不同VLAN进入传输FlexE管道。
核心网：3个切片配置一个共享AMF及独享的3套UPF、SMF。
6.2测试流程
全面测试电力各区业务在5GSA端到端切片网络可行性，同时通过对公网业务进行灌包测试，论证了切片网络隔离性：
1）5GSA切片服务电力业务方法。在电力I/II区切片开通三遥业务、在电力III/IV区切片开通视频监控业务，对遥测、遥信、遥控操作分别进行1000次（共3000次），监控视频持续开通6h，观察在5GSA切片网络环境下业务运行情况。
2）5GSA切片业务隔离性验证。在传输网、核心网对公网用户进行灌包测试，记录端到端时延、丢包等数据，验证端到端切片之间业务互不影响。验证结果
5GSA切片服务电力业务验证
电力I/II区的三遥业务：遥测数据正常回传、遥信数据正常连通、遥控指令正常下发，总共执行3000次操作，成功次数3000次，成功率100%。
电力III/IV区的视频监控业务：在测试6h中视频回传稳定，未出现卡顿现象，视频实时流量稳定在40Mbit/s左右。
6.3 5G SA切片业务隔离性验证。
传输网：在传输侧对公网管道进行打流测试，公网传输管道丢包率升至7.654%，传输平均时延1841μs，抖动平均257μs；监测电力I/II区、III/IV区传输管道性能指标，管道的平均丢包率为0%，传输平均时延408μs，抖动平均1μs，三遥、电力巡检业务正常，证明电力输管道不受公网传输管道拥塞影响。
核心网：电力业务在核心网业务灌包后平均时延约1ms，与灌包前平均时延0.98ms基本无差异。
6.4测试结论
以上测试结果表明，5G网络切片具有良好的可靠性、隔离性，能稳定承载自动化三遥之类的生产控制类业务以及视频监控之类的大带宽管理信息类业务，满足电力业务的稳定性、安全隔离要求，适合复制推广。
7结束语
综上所述，5G技术凭借大带宽、低时延、高可靠等特性，完美适配智能电网的需求，有广阔的推广空间。目前，5G智能电网已经在深圳、广州等地开展规模化应用工作，5G将渗透到电网日常工作中，在发电、输电、变电用电等环节中解决实际生产的痛点。5G技术助力电力网络调度更高效、巡检工作更便捷、故障恢复更快速，将大大改善企业和居民用电体验，5G智能电网将带来极大的社会效益和经济效益。
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