5G 技术在电力系统中的应用

发表时间：2020-09-04T14:35:13.270Z 来源：《当代电力文化》2020年第10期 作者： 彭晓明 朱秀萍

[导读] 5G技术具有超低时延、超高带宽、超大规模的特点，改变了行业的作业模式与运营方式，在电力系统中获得广泛应用。

摘要：5G技术具有超低时延、超高带宽、超大规模的特点，改变了行业的作业模式与运营方式，在电力系统中获得广泛应用。本文分析了5G技术的概念，列举出在电力系统中的具体应用，以期为工作人员提供参考建议，提高智能化水平，以及电力系统的运营效率，确保电力系统稳定运行，向高效化、智能化、自动化的方向发展。关键词：可再生能源；智能电网；电网安全防护

引言：科学技术的发展，优化了电动汽车服务、分布式能源接入、用户双向互动、配电自动化、用电信息采集等业务，对通信技术、电力基础数据的分析与采集，提出了更高的要求。在电力物联网建设背景的基础上，逐渐将5G技术应用在电力系统中，通过业务控制测试，结果证明5G技术具有低时延、低功耗的特性，为电力系统提供技术支持。目前，电力系统与5G技术的融合，已经成为当下重要研究课题之一。

一、5G技术的发展前景与概述 （一）5G技术的发展前景

在2019年，国家电网提出了关于电力系统的部署，推进了电力物联网的建设，可以将发电企业、供应商等相连接，共同分享数据信息为社会服务。通过电网，可以充分发挥平台的作用，为市场创造更大的经济价值。5G技术在移动通信技术中占据重要组成成分，可以将AI等大数据共享，开启全新的互联网时代，与4G技术相比，极大程度提高了5G用户的体验速率，最高可达到10倍的速度，其空口时延为

1ms，峰值速率为20Gbit/s。我国是5G技术的引领者，从移动物联网时代，逐渐发展为万联物联网时代。5G应用场景与国家电网的发展需求高度契合，在通信网络、基站站址、业务应用等方面，具有一定优势，确保电力系统的稳定，带动了新型产业的发展[1]。 （二）5G技术的概述

5G技术的核心内容是满足多样化需求，提高移动通信技术的性能，具有低时延性和开放性。在电力领域中，5G技术具有广阔的发展前景与应用场景，其技术的主要特点包括高速率、高容量、高可靠性、低时延、低能耗等，可以满足海量数据传输、万物信息互联、电力系统可靠性、灵活响应和协同控制、电池寿命保障等电力需求，5G技术可以满足电力系统的需求，二者之间具有较强的互补性。对于电力系统而言，在精准控制、海量测量、宽带通信等方面，都可以应用5G技术，具体场景如图1所示。

图 1 电力5G技术应用场景

5G通信网络系统主要由三个部分组成，分别是核心网、微基站、宏基站组成，如图2所示，其中核心网作为系统的指挥中心，主要目的是对系统进行控制，有效传输数据信息。而宏基站与通信系统的“中枢神经”功能类似，主要通过微波或光纤，与核心网之间进行连接，利用无线通信传递不同的用户信息与基站。

图 2 5G网络结构

二、5G技术在电力系统中的具体应用 （一）可再生能源

传统的供电模式主要通过水电站或热电站进行工作，满足人民群众的用电需求，在全球日益变暖的背景下，加快了可再生能源的发展进程，发电站逐渐应用风能、太阳能等可再生能源，促进用电模式向多元化发展，为电网管理与运行带来新的机遇与挑战，主要包括两个方面，一方面可再生能源具有随机性与间歇性的特点，为电网的运行控制与功率平衡增加了难度。另一方面分布式能源的渗透，使配电网的网络发生了改变，从单向流动的无源网络，逐渐转变为双向流动的有源网络。从本质上讲，可再生能源发电属于新型的能源供应方式，主要建立在用户端的基础上，不但可以独立运行，而且可以并网运行，将用户的定位变成了发电方与用电方，呈现出双向流动的电流，可以随时进行动态变化，目前，需要创新配电网的通信系统与监控系统，实现分布式电源的控制与监督，提高配电网的运行效率，使其具有一定灵活性与可靠性[2]。 （二）智能电网

通信网络具有集成性与高速性，智能电网在此基础上，使用先进的设备、测量技术、传感技术、控制方法等，为电力系统提供技术支持，实现电网的现代化与智能化。从目前的发展趋势上看，电网业务将朝超低时延性与多样性方向发展，对网络的功能具有较高要求，需要具有功能灵活、相互隔离的特性，建立高效、实时、安全的通信网络，为电网智能化提供支持与保障。通过5G技术，可以实现智能自动化配网，进行综合信息管理，其中包括现代化设备与管理、计算机技术、控制技术、数据传输等，提高电能质量与供电可靠性，为用户提供优质的服务，不但可以减少工作人员的劳动强度，而且可以减少电网的运行费用。在电力系统中，主要通过传输数据业务，实现通信系统的自动化，要求供电区域可以保证持续供电，最大化缩短事故隔离时间，直至达到毫秒级，提高工作人员的处理能力，确保为人民群众提供不停电服务，实现集中式配电自动化。

此外，5G技术可以精准控制系统与用电负荷，对用电负荷的大小进行跟踪检测，一旦超过设定的定值时，可以先报警处理，跳闸后切断负荷。在生产企业内部精准控制对象，智能判断各终端间的对等通信，对出现的故障进行分析与处理，恢复供电区的供电，减少停电时间，满足用户的应急处置需求，降低社会影响。使用5G技术，将会优先切除可中断的负荷，尽量减少对用户的影响，例如，在工厂内部非连续生产的电源和电动汽车充电桩等方面，可以确保其稳定生产。（三）电网安全防护

5G技术可以充分融合互联网和智能电网，实现智能防御、精准防护、可视可信、可管可控的电网安全防御体系。首先，智能防御主要通过人工智能和大数据等先进技术，进行智能预防，提高预警、处置、防御、检测等能力，构建高效响应、协同联动、态势感知的智能防御管理体系。其次，精准防护，根据经营管理的优势，结合配、变、调、输、发等业务特点，在物联网与大数据的基础上，应用5G技术优化防护体系，实现业务精准化、差异化防护。再次，可视可信，通过人工智能、物联网等先进技术，提高智能可信水平和态势感知能力，建

设信息安全基础设施，集终端、主机、网络、应用为一体。最后，可管可控，建立内控治理体系和网络安全体系，贯彻落实网络安全职责，确保内控治理与安全管理，以及各个环节可管可控。

结论：综上所述，研究人员需要不断创新5G技术的应用，为电力系统提供新型的服务模式与作业方式，以及高效、安全的通信网络，实现更加精准的供电调整与负荷，促进电网运行的智能化发展。参考文献：

[1]孙柏林.5G技术在电力系统的应用[J].电气时代,2019(12):30-34.

[2]王宏延,顾舒娴,完颜绍澎,于佳.5G技术在电力系统中的研究与应用[J].广东电力,2019,32(11):78-85.