5G技术在智慧电力场景中的应用

5G在智慧电力场景中的应用

摘要：智慧电网是电网发展的必然趋势。2020年国家电网公司战略为未来能源互联网建设提出了更加明确的目标；同时，2020年也是国家大力推进5G规模化商用的一年。5G通信技术将重塑未来生活方式，也将重塑电力与能源系统。本文主要分析5G在智慧电力场景中的应用

关键词：通信工程，5G技术，智慧电力，应用场景

引言

在信息技术不断发展的形势下，使得该技术被广泛应用于我国各个领域，其中包括电力行业。目前，在该技术的加持下，形成了智慧电力体系，并生成了一些智慧应用的典型场景，而5G能够有效满足此类场景的需求。因此，探析5G在智慧电力场景中的应用是十分必要的。

1、5G技术与电力系统

5G就是第五代移动通信技术，是目前社会上最先进的一种移动通信技术。相较于4G和3G，5G的先进性体现在高速率的信息数据传输、同时连接较大规模的设备、节省能源以及提高相关系统的容量等。为此，在如何先进的性能基础上，5G网络的特点主要是：①能够直接满足较大数据量的传输，例如高清视频或是虚拟现实等；②能够满足远程医疗的使用需求，且具有极强的实效性；③网络容量极大，能够连接多个设备，为物联网的进一步发展奠定了通信基础；④覆盖范围广，能够给予用户良好的网速体验；⑤具有协同组网的功能，提升了系统的智能化水平。电力系统的构成。从目前来看，组成电力系统的主

要有四个方面，分别是发电环节、输电环节、变配电环节以及用电环节，而构建该系统的单位主要是电力领域的供电公司和发电。供电公司而言，该公司涵盖了整个电力系统的三个部分，具体而言，①输电与变配电部分。该环节主要是交易以及调度与区域内的电网电力，对出现的问题进行有效的处理和解决，保证电网供电的整体质量和其安全性。同时，还需要对发电区域进行规划，促进电力市场的发展。②用电部分。该环节包括各个领域的用电情况，有交通方面以及工业方面等，涵盖的范围较广，存在的用户以及企业也较多。

2、电力系统中的5G通信应用场景

2.1配电自动化

配电自动化集成了计算机技术、数据传输及控制技术、现代化设备及管理技术，是一套综合信息管理系统。通过检测配电网的线路或设备状态，实现故障的智能判断、分析、定位、隔离以及故障区域供电恢复，通过提升网络智能水平，节省人力成本。配电网节点数量巨大，光纤通信系统全面覆盖的实现成本过高，无线通信网络能够使得配网自动化中馈线的量测、控制、自动隔离和恢复以相对较低的通信成本实现。基于5G通信系统的低时延特性，当发生异常情况时，配电自动化终端可将测量数据迅速回传，主站指令也将迅速发送至配电终端，基于通信网络快速控制开关、环网柜等其他相关设备，实现配网线路区段或配网设备的故障判断及准确定位，快速隔离配网线路故障区段或故障设备，最大可能地缩小故障停电时间和范围，使配网故障处理时间从分钟级缩短到毫秒级。

2.2精准切负荷

精准负荷控制系统重点解决电网故障初期频率快速跌落、主干通道潮流越限、省际联络线功率超用、电网旋转备用不足等问题。可分为毫秒级控制和秒级／分钟级控制，实现

可中断负荷快速切除，及发电、用电平衡。有线电力通信网络可以实现毫秒级负荷控制，但由于用户数量较大，逐个用户配置光纤和PTN设备成本较高。采用5G无线通信系统既可以满足精准切负荷业务时延要求，又能有效降低网络覆盖成本。

2.3输电线路巡检

电力系统中，传统的输电线路巡检工作主要采用人工方式，受地理环境影响，部分地区只能徒步到达或无法到达，且人工巡检通常使用望远镜，无法全方位观察输电线路是否存在问题。近年来，随着无人机巡检及输电线路监拍装置的应用，人工巡检方式逐渐被取代。无人机巡检通常采用高清录像的方式，返回后对视频进行分析，缺乏实时性。利用输电线路监拍装置可实现实时监控，但受带宽影响，视频图像质量较差，导致后台工作人员无法及时发现问题。基于5G通信系统的大带宽性能优势，监拍系统产生的高清图像及视频可以实时传输至后台，提升输电线路的视频及图像监控效率。另外，对于无人机巡检场景，通过将5G通信模块集成至无人机内，可以实时地将拍摄画面传输至后台监控中心，便于工作人员及时发现问题，并针对存在问题重点核查，采取相应措施。

3、智慧电力需求与5G应用

3.1智慧发电：5G分布式电源

风力、太阳能等新能源发电是一种新型的分布式电源，在其并入电网后，电网将从原来的单电源辐射状网络变为双电源甚至多电源网络。智慧发电利用5G网络及巡检无人机和机器人，实现对风力、太阳能电源等新能源并网后的智能监控、发电场站的智能巡检与高危环境作业以及对风机叶片的智能变桨控制等应用。5G分布式电源有利于提升风力、太阳能发电的发电量和发电效率，提升运维成效，降低运维成本。

3.2智慧用电场景

由于人们生活水平的提高，导致智慧用电场景较多、范围较广，涉及的领域较多。从现状来看，较为典型的智慧用电场景有线上业务办理场景、智能检测和控制用电设备场景、用电信息采集场景以及对故障进行精准分析与预警场景等。其中，用电信息采集场景主要指的就是对用户的用电信息进行收集、分析、上传及实时监控，实现信息发布以信息交互等各项智能化的功能。一般情况下，由于用电信息采集量较大，涉及海量的信息数据，同时，还具有上行流量大、下行流量小的特点，因此，在该智慧场景中，对终端数量级以及信息上报的时效性和准确性具有较高要求。对于线上业务办理这一智慧场景而言，主要是通过线上平台以及软件开展业务办理工作，该场景面向的主要是用户。在该智慧场景中，需要对业务服务入口进行统一，并具有核心用户信息以及身份等功能。在故障精准分析与预警这一智慧场景中，主要面向的是用户，为给用户良好的服务体验，在该场景中，需要自动生产抢修工单，提升服务质量和效率。对于智能检测与控制用电设备的智慧场景，主要指的是在智能化的小区等区域内，能够对相关用电设备进行智能控制和检测，并通过全覆盖的网络技术实现信息采集，进而使管理和服务能够双向互动。

3.3智慧输电场景

该场景主要面向的是输电线路，可分为智能巡检和状态监测两个方面。对于智能巡检而言，主要是对输电的相关设备以及线路进行现场检查，针对出现的故障进行分析和掌握，及时消除存在的故障和安全隐患，为电力系统的运行状态以及安全性提供保障。为此，在该场景中，需要实现多机种联合的形式，并将用各个现代化技术对其进行控制和构建，进而实现远程解决故障的目标。对于状态监测而言，主要是对输电过程中涉及的设备进行监测，并对相关线路的运行状态进行把控和实时监视，保证输电相关设备运行的安全性。但是，由于我国幅员辽阔，输电线路的遍布范围极广，传统的4G网络无法对人口稀

少或是地形崎岖的区域进行有效覆盖和监测。另外，由于不同地区的气候条件存在较大差异，所以，对终端设备要求较高。

结束语

由于5G技术的先进性以及与智慧用电场景需求的契合性，通过在该场景中应用5G技术，能够进一步完善智慧用电场景。因此，相关公司应深入研究5G技术，掌握其技术优势，并根据自身的实际情况将其应用于智慧用电场景、智慧输电场景以及智慧变配场景等，促进智慧电力系统的长远发展。