邢旭东
国网山西太原供电公司，山西?太原?030010
摘要：随着科学技术的不断创新，促进电网的发展规模不断扩大，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。
关键词：5G；配电网；继电保护；应用
引言
配电网直接面向用户，是提高可再生能源消纳能力、保证供电质量的关键环节。继电保护是电力系统安全稳定运行的第一道防线，能够检测系统中的故障或异常情况，并迅速切除故障元件，对保障配电网的安全运行和用户的正常供电具有重要意义。
15G技术在配电网应用的优势
相较其他系统而言，电力系统作为一张典型的“网”，需要实时把握各类测量监控数据，实时协调各类资源。（1）电力系统中一次系统、二次系统、信息系统、计量系统等各类在线监测数据、各站点、办公场所等的视频监控数据等大数据的应用是智能电网存在的物质基础，而5G高速率为它们提供强有力支撑。（2）智能电力设备、穿戴设备等海量设备将大规模应用在数字化电网，5G能够连接海量设备，每平方公里可以支撑100万个移动终端，为真正实现电力系统中的万物信息互联提供了巨大的想象空间。（3）5G技术丢包率极低，具有很高的可靠性，可有效提升电力系统本身可靠性。（4）在实际应用中，电力系统需要各系统协同控制、快速反应的场景，5G空口时延为lms，端到端时延小于10ms，可以快速灵活响应系统中的各种变化。
2配电网继电保护中存在的问题
2.1供电设备老龄化
在现阶段中国的配电系统中，由于种种原因继电保护设备更新速度慢，导致设备老龄化严重。继电保护设备陈旧会直接影响自动化程度低，导致了继电保护系统工作效率低下。由于在空气中暴露的时间长，继电保护设备会出现氧化和落灰，机器灵敏度的降低会影响它的准确性。当电力系统出现故障时，一种是可能会延迟继电保护设备的判断力以及时效性，造成更大的损失；另外一种是可能会加大继电保护设备对故障判断的严重性，故障一旦出现就会启动紧急应急方案，频繁跳闸会干扰到用户正常工作以及造成不必要的损失。
2.2短路电流过大致使故障频发
在配电网的供电系统中的电流一般都很大，一旦发生短路情况可以直接导致电流互感器对电流测定的额定值高出几十或几百倍，致使加大电流互感器对额定电流测定的误差。当电流值过大时，自动化断电保护就会停止工作。短路造成的限过流保护装置拒绝启动会扩大故障，导致整个配电网停止工作。
2.3外部因素造成的故障
配电网出现故障的因素不仅仅表现在自身缺点，外部因素也占很大一部分原因。其中表现在使用者操作不规范或配电线路复杂多变，一些室外的配电线路将面临各种管道、建筑物以及堆积物的挤压。在中国配电线路一般由路杆架在道路两旁，极大地增添了车辆撞上去的风险。由于人为或者自然外力的影响，路杆倒斜或倾倒至线路损坏的情况时有发生。城市化进程的脚步不断加快，修路施工也成了必不可少的项目，断地翻新挖掘加大了配电网线路损坏的概率，因此配电系统故障发生频繁。
3应用场景
3.1智能电网
智能电网的主要作用是智能自动化配电、精准负荷控制，但其需要先进的设备、网络和技术作为支撑。随着数字化、智能化、智慧化技术的发展应用，电网也逐步向低时延、高可靠方向发展。
5G通信技术以其低时延、高可靠的特性实现了故障的智能定位、智能识别和智能处理，减少了故障停电时间长给人们带来的不便。电力负荷控制时，解决负荷过大问题的传统手段基本是通过一刀切方法切断整条线路或者整个区域，而利用5G网络可以优先切断非重要负荷，减少对用户的影响，降低经济损失。
3.2输电线路巡检
输电线路中存在各种缺陷，如金具锈蚀、对空距离超限、绝缘子掉串、导线断股等，电力运维部门每年都需要对输电线路进行巡检。传统的线路巡检主要采用人工巡检的方式，此方法受恶劣环境、地形影响大，存在成本高、效率低等缺点。而利用直升机及无人机采集线路的视频、图片或者点云数据，可以减少环境和地形对输电线路巡检的影响，但4G网络数据的传输存在卡顿不流畅、实时效果差等缺点。5G通信的大宽带技术可以实时流畅地将采集的数据传输至终端，通过展示平台实时对输电线路的状态进行监控，以便运维人员根据监控结果进行缺陷的修复、消缺，提高线路巡检的准确度和巡检效率。
3.3智能配电网
配电网结构复杂，设备终端多，连接复杂，保证其安全稳定运行至关重要，但目前对配电网状态的监测存在很大缺失。同时配电网中存在很多的拓扑关系，这些拓扑信息也很少被监测到。5G通信可以实现海量信息的展示及动态感知，实现配电网运行状态信息的透明化。同时，5G技术结合DFACTS等技术可以解决配电网存在的供电过程电路中断、三相不平衡、电压暂降等问题，从而保证设备终端的正常稳定工作，保障配电网的可靠性及设备的可持续利用，并间接提高电网继电保护的经济效益及社会效益。5G技术结合DER满足了网络长期发展的需要，减少了成本投入，可以有效节约能源，避免资源浪费，促进电网继电保护的绿色健康发展。
3.4泛在电力物联网
5G通信技术在泛在电力物联网中的应用主要包括万物互联、精准控制、海量量测、宽带通信、高效计算等5个方面。（1）电力网络的设备终端使得与电力相关的万物关联起来，如将家庭中电力设备终端关联起来，形成智能家居，同时可以将不同家庭的智能电力设备关联，实现同层、同栋、同小区的集群；将不同共享单车进行关联，形成区域性单车用电模式，有利于智慧交通的实现。（2）5G通信低时延、高速度的特点为无人自动驾驶的发展提供了可能。在需求响应上，低时延可以及时躲避障碍物以及控制车的行为，具有十分重要的应用价值。在可靠性方面，相比于4G，5G可以提供稳定性较好的信息传输，为泛在电力物联网的精准控制提供基础。在电能的储存控制方面，电能输送端、节点等的分配协调需要考虑重要企业、非重要企业、不同区域、用户之间的用电差异性，需要在短时间内对电能进行精准分配控制。（3）随着电力的快速发展，电网继电保护中产生了海量信息，为了减少通信阻力，对信息进行了数据处理，如舍去相同数字的位数、四舍五入数据、只选择短时间段的数据等，此操作造成了数据分析的不准确。5G的通信高速度特征能够实现数据细粒度的采集，为电力大数据分析及泛在电力物联网的发展提供坚实的基础。（4）海量的泛在物联网数据信息不仅有结构化的数据，也存在非结构化的数据，如视频、图片、语音等。为打造透明化泛在电力物联网，实现海量非结构化数据的优质服务，5G宽带通信能实现高速率的视频通信，同时可以实现电力虚拟现实的应用，给使用者提供全新的视觉体验。（5）电力相关应用平台需要进行大量数据的运算，如线路缺陷图像识别、大数据分析、地图数据等，因此需要安全稳定的运算环境。在泛在电力物联网时代，云计算和边缘计算带需要5G通信保障其运算安全及运算速率。
结语
全国范围内将会有千万个以上的5G电力终端投入使用，电力行业升级投资规模将达到百亿元以上。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。
参考文献
[1]王宏延，顾舒娴，完颜绍澎，等.5G技术在电力系统中的研究与应用[J].广东电力，2021，32（11）：78-85.
[2]尹功喜.探讨5G时代物联网技术的应用[J].通讯世界，2020，26（1）：13-14.