王少晓
珠海博威智能电网有限公司 珠海市香洲区 519000
摘要：目前，能源领域的企业为提高自身生产力水平，购置的生产和运营设备越来越多，业务支撑和日常维护工作变得非常重要。大部分企业无法对网络和终端进行统一管理，需要采用一系列信息化手段，对管理工作进行完善升级。电力系统应用对于网络安全性和稳定性要求极高，部分业务对通信时延要求在15ms以内，而现有网络的性能不能满足这些需求，导致基于移动通信的电网行业数字化应用发展受到限制。因此，推动5G电力行业应用的融合，对电力垂直行业发展至关重要。
关键词：智能电网；5G 技术；电力系统
引言
目前，5G技术逐步成熟，5G网络建设加速，5G的技术特点跟能源行业发展和能源智慧化需求高度契合。本文将针对5G和能源行业的基础设施共享、5G技术在能源行业的应用进行探讨，为5G及能源行业融合发展提供思路。
1、能源行业电网业务分析
能源行业中的龙头电力业务对增强移动宽带、高可靠低时延和低功耗大连接的场景需求十分典型，主要业务需求分析如下。智能分布式配网差动保护：相邻电力终端通过5G网络进行通信，比对同一时刻流入流出电流值，当出现差异时判断为故障，设备自动断开线路开关，实现故障隔离，并启用备用线路，保证电力持续供应。配电终端设备(DTU)通过客户终端设备（CPE）连接5G网络，通过5G网络实现设备节点间数据通信能力。配电自动化三遥：包含遥信（设备状态的监视）、遥测（被测变量的测量值）和遥控（改变运行设备状态的指令）。DTU与配电主站之间通过5G网络进行通信，上行传输遥信和遥测数据，下行传输遥控指令。电网应急通信：在自然灾害环境下，电力应急通信车通过搭载5G基站，在一定范围内即时恢复通信，同时通过现场无人机和4K摄像头，回传高清视频，接收传达指挥中心各项指令。
2、5G基础能力
5G典型业务场景包括增强型移动宽带、大连接物联网和低时延、高可靠通信。数据传输速率远远高于以前的蜂窝网络，支持0.1～1Gbit/s的用户体验速率，最高可达10Gbit/s，比4GLTE蜂窝网络快100倍。同时，毫秒级的端到端时延，将大大改善实时应用。5G网络实现真正的“万物互联”，缔造出规模空间的新兴产业，为无线通信带来无限生机，满足更多垂直产业的应用需求。增强型移动宽带可以将蜂窝覆盖扩展到范围更广的建筑物中，如办公楼、工业园区等，为用户提供极高的数据传输速率，满足网络极高的流量密度要求。大连接物联网技术场景主要面向智慧城市、智慧农业、环境监测、森林防火等以传感器和数据采集为目标的应用场景，其数据包小、功耗低、终端连接数极大，具有高密度连接指标要求，且需保证超低的功耗和成本。
3、5G与能源行业的融合
（1）跨行业资源共享。中国铁塔积极响应十九大报告提出的培育共享经济、绿色低碳的新增长点思路，于2018年4月与两大电网公司签署战略合作协议，开启了铁塔资源共享的新模式，促成了通信、电力资源共享的新突破。中国铁塔利用大量电网公司的输电杆塔建设通信网络，同时，两大电网公司也可以借助中国铁塔丰富的通信站址资源和信息化运营平台，快速实现电力杆塔信息监控、电力无线专网低成本建设，打造互利共赢的良好局面。（2）多种能源方式解决5G基站能耗。5G基站能耗相比4G成倍增加，5G基站的高能耗将带来基站运行成本的大量增加。因此，在具备条件的站址运用太阳能、风能等多种能源方式对5G基站进行供电，一方面可以降低基站运行成本，另一方面也更加节能环保。
4、5G网络技术在智能电网中的应用
4.1无人机巡检智能电网
通过无人机能够给营运成本高与危险较高的巡检工作提供有关替代方案，以无人机检查输电线路网络能防止潜在风险的存在，提升巡检效率。而其另一主要优势为高清传输远程图像。
eMBB切片能够让无人机对任务指令与信息的接收更快捷，而且5G切片技术还可以较好满足无人机针对时延、上下行带宽针对性需求，让数据传输变得可靠与安全。
4.2精准负荷控制
电力的负荷控制主要是对用电的负荷实时跟踪与监测。若是电力的负荷超过预先设定的负荷值时，系统将会发出警报，而后将负荷设备切断，作为对用电负荷进行管理的重要模式。在传统电力负荷的控制之下，因为对应的通信网络缺乏，只能够将配电线实施整体化控制，若是存在问题会导致电力用户会受到较大的影响。在现阶段发展的趋势之下，企业需要提升负荷，控制精准度，有效降低对电力用户的影响。使用5G技术实施负荷控制，在5G技术基础之上，将5G所具有的可靠性能强，时延较低等优势充分发挥，可以显著提升系统控制的精准度，对故障的用户能够进行中断负荷控制，可以显著降低经济损失状况出现。
4.3智能分布式配电自动化
伴随着电力可靠供电需求的逐渐提高，要求高可靠性供电区能完成电力持续供给电，把故障隔离时长缩至毫秒，从而达到区域不断电服务。这样就可以给集体供电一体化中的主站解决能力和时间效率提出了特别严格的要求，综上智能分布式配电自动化将要成为以后配网自动化发展的趋势。应用5G技术的智能分布式配电自动化将显著提升电网供电可靠性，使停电范围最小、停电次数最少、等待复电时间短、居民用电满意度最高。应用5G网络的uRLLC切片可以得到配电自动化的通信需求，应用高可靠性、安全性和低延时等优点就能够使智能分布式配电自动化保护具备更好的挑选性、敏锐性。
4.4时延性低、可靠性高的业务场景
5G技术在各行各业已经被广泛应用，以无人汽车为例，如果无人汽车在行驶的过程中在短时间内要作出转弯和刹车等各项行为，需要汽车的时延性较高。电力系统中，电力的传播是以光速进行传播的，主要目的是要可以及时准确地感应到电力在电力系统中的变化。例如：精神负荷中类似于典型业务场景的控制关键在于，出现电力故障的最初阶段，电力频率会有急速下落的情况，电力主通道也会出现类似的情况，电力联络线的功率会明显上升，甚至会超出最大功率，还会使电网旋转速度不足等一系列状况，按照控制需求的不同类型进行划分，可以分成时间快速负荷控制等各类系统（图2精准负荷控制结构）。实现对高速负荷的控制系统各个级别的控制，主要级别有毫秒、秒、分钟。第一种级别的系统能够对控制电力频率，满足电力需求，从而进行快速反应在短时间内切除中断负荷，第二种级别系统可以给第二时间中负荷进行中断，以便于电力的平衡。
结束语
当前，信息通信技术向各行业融合渗透，经济社会各领域向数字化转型的趋势愈发明显。而5G是数字化战略的先导领域，是经济社会数字化转型的关键使能器。5G的发展可带来信息通信产业的又一次全面升级，为保障人民群众电力需求和工业生产安全保障起到重要的积极作用。总之，5G将助推制造强国和网络强国建设，全面构筑经济社会数字化转型的关键基础设施，从线上到线下、从消费到生产、从平台到生态，推动我国数字经济发展迈上新台阶。
参考文献
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