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5G通信技术在智能电网的应用分析梁钰珩

发表时间：2021/7/28 来源：《中国科技信息》2021年9月上作者：梁钰珩

[导读] 在智能电网建设中，需要部署智能设备，接入大量分布式能源，这就要求智能电网具有更强的无线通信能力，以保证智能电网的可靠运行。

梁钰珩身份证号码：452631199411290027

摘要：在智能电网建设中，需要部署智能设备，接入大量分布式能源，这就要求智能电网具有更强的无线通信能力，以保证智能电网的可靠运行。5G通信技术是目前最先进的移动通信技术，可以显著提高无线通信速率，降低通信时延。它适用于智能电网建设和运行的许多场景。技术人员需要加强技术研发，充分发挥技术优势。
关键词：5G通信技术；智能电网；应用
        1 智能电网建设需求
        1.1配电自动化
        在智能电网建设中，配电自动化是基本要求，技术人员可以综合利用各种先进技术，集成配电网建设的馈线、设备、终端等模块。基于用户日益增长的用电需求，配电网模块产生的数据增加，通信需求也相应增加。需要配置更大容量、更高速度的通信系统，高效处理配电网运行数据，使智能电网具备自诊断、自愈功能。
        1.2准确负荷控制
        智能电网配有智能电表和智能终端，具有负荷控制、计量和防盗功能。可以自动完成用户信息采集和电源管理。通信技术是上述功能的基础，要求带宽达到2.4kbps，以保证电网负荷和测量信息在短时间内长距离传输，真正实现fttp。
        1.3用户服务
        在fttp的支持下，增加了智能电网的用户服务功能，可以测量电能质量、评估窃电行为、分析用电量、监测分布式能源、自诊断故障、交换信息等功能，实现上述功能需要可靠稳定的通信。
        1.4指挥调度
        在智能电网运行过程中，电力企业需要进行线路检查、设备维护等工作，以保证智能电网的长期稳定运行。在检修工作中，出现数据通信需求，应配置完善的通信系统，供检修人员将采集到的数据传输到控制中心，控制中心管理人员应进行指挥调度工作，及时发现和排除故障。
        1.5移动办公
        基于用户广泛的电力需求，智能电网覆盖农村、城市等多个区域，应配置可靠的通信设备，保证恶劣环境下数据的准确、全面传输，以方便电力企业的移动办公，为各地区用户提供优质的电力业务服务。
        1.6安全监控
        在智能电网建设中，机房和变电站可以支持无人值守模式，智能电网设备可以通过监控设备、传感器等设备进行远程控制。通信是远程控制的基础。可见，在智能电网建设中，各种功能的实现都需要可靠的通信基础。然而，传统的通信技术存在节点多、建设成本高、分散性强、应用范围小等缺陷，不能满足智能电网建设的需要。5G通信技术是最新一代的移动通信技术，可以支持不同终端之间的高效通信。在智能电网中配置5G通信专网，可以扩展光纤专网的通信内容，提高通信速率，以低能耗、低延迟完成可靠通信。
        2 5G通信技术在智能电网中的应用方式
        2.1V2G技术
        V2G技术是指车载电网技术，是智能电网的一种新的网络服务模式。当智能电网接入过多的设备和分布式能源时，可以增加通信网络的容量，降低调度压力，使设备和分布式能源稳定运行。在实际智能电网建设中，为了充分发挥V2G技术的优势，技术人员应构建双向通信基础设施，形成云服务器、本地服务器、电源和电动汽车之间的双向通信和电力传输，利用V2G技术实现智能电网的集约化服务供应，从而实现智能电网通信的更低延迟。具体来说，双向基础通信架构由输电线路和通信线路组成，具体传输方向如下：(1)云服务器和本地服务器实现双向信息通信；本地服务器和电源之间的双向信息通信；电源和电动汽车实现双向信息交流和电力传输。在实际应用中，基于电动汽车的不确定性，智能电网可以根据通信数据的类型设置不同的工作模式，从而实现电力服务的智能供应。

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比如电动车接入电源、数据通信默认接入点、电源数据聚合器时，智能电网以家庭模式供电；当电动汽车通过临时连接点与电源的数据聚合器连接时，智能电网将以接入方式供电，使智能电网始终保持高效运行状态，提高运行效益，降低能耗。
        2.2云—边缘计算技术
        在5G通信技术的支持下，技术人员可以引入云计算技术，与电力物联网融合，加强智能电网运行数据的管理。但在实际运行中，该技术未能正确处理智能电网边缘设备的数据，从而在智能电网管理中产生了盲点。为了应对这一现象，技术人员将云计算与边缘计算技术相结合，将云计算技术应用于智能网格建设，实现智能网格数据的分布式管理，便于数据分析，电力服务器智能网格数据处理可以采用三种计算方法，本地终端可以采用本地计算方法；对于云数据采用云计算的边缘终端，采用边缘计算方法。同时，技术人员要根据智能电网的数据需求优化电力系统的计算模式，实现各种功能，根据电力系统的资源条件设定算法的各种参数，以获得更全面、更准确的数据，为数据通信提供便利。
        2.3 5G网络切片技术
        基于智能电网对海量数据通信的需求，技术人员应在低成本、低能耗的基础上保证可靠的数据通信。5G网络切片技术可以将智能电网的物理网络划分为多个逻辑虚拟网络，这些网络相互独立，提供定制服务，并根据智能电网的不同功能需求协调智能电网各种资源的分配。对于智能电网来说，其网络片可以满足通信时延、通信可靠性、通信业务隔离、业务优先级、终端级别和带宽的要求，并为不同的功能提供不同的网络片以满足其需求。比如在智能分布式配电自动化系统中，对通信延时、通信可靠性、通信业务隔离和业务优先级要求高，对带宽要求低；在分布式电力系统中，对通信可靠性和端量有很高的要求，但对带宽要求不高。毫秒级精确负荷控制中，对通信延时、通信可靠性、业务隔离要求高，对带宽、终端级别、业务优先级要求中高；在低压用电信息采集系统中，对终端级的要求很高，但对通信延时和业务隔离的要求很低。
        3 5G通信技术在智能电网中的应用场景
        3.1配电自动化场景
        在智能电网中，配电自动化是一种低延迟需求场景。在配电自动化建设中，我国电网呈现出电压升高、交流/DC混合接线等特点。这对配电自动化的安全性提出了更高的要求。在配电网中，应合理布置安全保护装置，确保在大功率冲击的情况下，智能电网运行过程中发电机和相应的合规性能够自动切除，避免智能电网连锁故障。在智能电网分布式接入中，常见的保护装置为分布式馈线保护，其保护系统配有通信技术，能够充分整合智能电网各变电站的运行数据，准确定位故障点，在馈线保护切负荷时准确切断故障位置。在实际数据通信中，多个变电站实施通信，容易出现通信延迟的问题，导致故障点没有及时隔离，扩大了故障范围，影响了电网的安全。
        3.2负荷控制场景
        在智能电网中，负荷控制是一个高容量需求场景。智能电网负荷的智能控制是通过智能电网的状态感知、负荷预测和负荷控制来实现的，这使得智能电网的服务提供更加智能和全面。在状态感知中，当前电网系统中配置的SCADA系统只能感知三相电压和电流的值，不能感知不同阶段的相角变化，不能满足智能电网的实时数据通信要求。5G通信技术的应用可以扩展智能电网通信系统的功能，利用其高密度连接的优势，在智能电网上部署大量的检测元件，充分感知智能电网在不同节点的运行状态，综合评估智能电网是否安全，进而提高智能电网的稳定性。
        结语：
        综上所述，智能电网的配电自动化、负荷控制、用户服务、指挥调度等功能需要可靠的通信技术支持。通过本文的分析，技术人员可以在智能电网建设中应用V2G技术、云边缘计算技术、5G网络切片技术等5G通信技术，可用于大容量、低延迟、高带宽等需求场景，如配电自动化、负荷控制、安全监控等，提升智能电网的智能化水平。
参考文献：
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[2]刘腾飞，叶丛林，朱建磊等.基于5G通信技术的智能分布式配电自动化系统可行性[J].农村电气化，2021(01):53-54.
[3]熊轲，张锐晨，王蕊等.5G助力电力物联网：网络架构与关键技术[J].中国电力，2021,54(03):99-108.
[4]王莹，王雪，刘嫚等.面向智能电网的5G网络切片应用前瞻性思考[J].电力信息与通信技术，2020,18(08):1-7.