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1、 5G移动通信技术在电力通信中的应用分析 曹二奎摘 要 随着5G技术的逐渐成熟，现已进入规模商用阶段，本文结合当前电力行业现状，对电力通信需求进行了详细的分析，并从5G关键技术特点出发对5G移动通信技术在电力通信中的应用进行了深入探讨。关键词 5G移动通信;电力通信;应用;需求1 电力通信行业现状及5G在电力业务环节应用电力通信系统的重要工作内容就是实时采集测量数据，协调控制大量资源，保障电力系统安全稳定有序运行。如表1，在发输变配用环节都会涉及通信需求，但当前面临的主要问题如下：停电多发生于最后5公里，配电自动化程度低;配电保护与控制点多面广，海量设备需实时监测，信息双向交互频繁，运维难度大
2、，公网承载能力有限，现有光纤覆盖建设成本高。电力通信网作为支撑电力行业发展的重要基础设施，迫切需要一种先进、可靠、稳定的新兴通信技术予以支撑，实现业务接入、承载、安全及端到端的自主管控1。5G的技术特点很好的契合了电力通信网的需求，时延、高可靠性，大带宽、切片以及授时成为刚需及关注点，可以实现电网更精确的供电和负荷调整，弥补光纤覆盖不足的劣势，加快配电网信息化、智能化和自动化发展进程。从时延、带宽和连接数考虑，主要5G应用场景如表1：2 电力通信应用对5G的要求5G主要有以下适配电力通信业务的要求：2.1 安全的要求电力系统对安全有着严格的要求，所有电力业务应严格遵循国家有关部委颁布的电力监控
3、系统安全防护要求，一般在其生产控制大区业务与无线通信公网设置有安全接入区;管理信息大区业务，一般需要实现与外界业务保持逻辑隔离，5G 网络以其灵活和高强度安全隔离的网络切片技术来达到逻辑隔离的要求，在无线、传输和核心网侧均可部署专用网络切片，在配用电中采用5G来承载管理信息大区业务，不会改变甚至高于现有业务承载的隔离防护等级。在电力终端的安全防护上，可利用5G 提供的统一的认证框架、还可以采用二次认证和密钥管理的新功能进一步提升终端侧的安全管理能力。2.2 大带宽的要求电力通信中对大带宽的需求一般体现在智能巡檢和实时视频采集监控的中低速率移动场景。5G网络可提供至少50/100Mbps的上下行
4、的体验速率，使得高清图像和视频能够实时回传，实现自动化的分析判断预警能力来提升监控效率，避免了人工现场作业带来的不确定性并减少人力成本。同时，5G可采用不同时隙配比来灵活配置上下行时频资源，以支持不同的上下行速率要求。2.3 低时延高可靠的要求电力系统低时延业务主要在配电业务环节配电自动化和精准负荷控制上。差动保护、自动化三遥、同步相量测量（PMU）等是配网环节常用的技术，如差动保护是在同时刻比较两端或多端电流值，当值差超过规定阈值时判定为故障发生，断开开关，执行差动保护动作;为达到精准控制，配电终端在信息交互时必须携带高精度时间戳，其中差动保护和PMU对时间同步要求为10us，在时延上要小于
5、10ms，以及99.999%的可靠性。精准负荷控制是指跟踪电力负荷大小，当负荷超过规定值时，采取先报警后跳闸，优先切断非重要负荷，保障重要区域用电负荷，以降低影响的监测控制技术，要求负荷管理控制时延小于50ms，达到99.999%的可靠性。5G空口的授时方案可提供1us高精度时钟信息，为差动保护和PMU提供精准的时间同步，5G利用空口1ms低时延和UPF下沉来降低端到端的时延，为配电自动化提供时延及可靠性的保障，有效替代当前光纤通信成本高，覆盖不到位的情况。2.4 大连接要求大连接的要求主要体现在用电侧分布式能源调控和高级计量上。分布式能源调控指一般分散布置在负荷现场或邻近地点，一般接入35k
6、V以下等级配用电网，实现发电供能。随着屋顶分布式光伏、风力发电、分布式储能站、电动汽车充换电站的发展，连接数量达到百万甚至千万级。高级计量是以智能电表为基础，开展更细颗粒度的用电采集，满足智能用电和个性化客户服务需求，未来计量间隔将提升到分钟级，采集内容将延伸至用户住宅内，末端设备的连接数将有近百倍的提升。基于5G面向大连接的能力，为海量设备全面接入提供支撑保障，促进智能用电和个性化的服务需求。2.5 高效管理要求电力行业相关数据来源广泛、类型多样，需求多样，因此有必要构建一个综合管理平台来支撑行业应用。具体实现上，从无线终端或运营商开放网络能力平台上获取采集数据，通过总线与上层平台交互数据，
7、数据平台层对数据进行过滤存储、负载均衡等实现基础能力的统一封装，应用层通过调用平台层提供的封装，采用特定算法实现终端、业务、切片等管理以及统计分析和其他高级应用，对外提供管理类终端远程接入操作。横向接口层主要通过来适配一些传统的电力业务，如计量自动化等。面对海量的数据采集管理，5G网络能力开放功能及搭配边缘计算，为该平台提供有效的接口和数据处理能力，保障业务管理的可靠运行。3 结束语5G通信技术引领着科技创新，驱动着产业升级和商业模式的新发展，为电力行业数字化转型提供着必要的技术保障，随着5G标准的不断完善，也必将为电力通信应用提速，推动电力通信行业不断向前发展。参考文献1 邱意民.电力监控系统安全防护规定M.浙江人民出版社，2014：79. -全文完-
