通信在电力系统中的应用研究

国家电网公司于2020 年提出能源互联网企业建设目标，指出以电网作为中心，运用智能电网平台，融合信息资源技术，推进智慧电力的发展。旨在以智慧电力为基础，促进智慧能源系统的建设。以现阶段电力产业转型升级的现状看，通过旧设备的智能化改造与新设备的更新换代，已经初步实现了新型电力产品生产制造产业链条，将电力产品的设计研发、电力基础建设、电网输配送自动化技术、电力营销、电力终端用户在线服务等，统一纳入到了电力信息管理系统。随着5G 通信在电力系统中的进一步应用，将逐渐完善现有电力产品生产制造产业链条，提高智慧能源系统的生产效率。

1 5G 通信关键技术

1.1 MIMO 技术

MIMO（大规模多输入输出）技术是5G 通信关键技术之一，主要是通过布置收发天线阵列实现大规模多输入多输出，其阵列布置于基站侧位置。从一些地区的应用经验看，同一小区分布的数量级用户，能够借助该技术实现同时通信（在同一时频资源上）。同时，对于狭小范围的信号发送，也能够借助波束成型技术加以实现，并且达到有效的抗干扰目标。其优势集中在对空间自由度的开发与对机器类通信业务的有效支持。

1.2 网络切片技术

5G 网络切片技术与软件定义网络技术、网络功能虚拟化关联，其功能在于对单一物理网络进行切片处理，进而通过逻辑虚拟网络划分提高网络资源利用效率。当前网络切片技术应用中，各个切片间的核心网、传输网、接入网、设备具有一定的独立特征，因而网络切片应用中，实质上提高了对逻辑虚拟网络的应用效率。而且，通过软件定义网络，可以实现集中控制，确保控制平面与数据平面的“解耦合”。其优势主要集中于对网络管理的简化与灵活配置路由方面。从应用效用反观，网络切片技术能够满足能源互联网发展中对于专业网络的通信业务隔离需求，有利于业务多元化。

1.3 边缘计算技术

边缘计算技术，也称MEC（移动边缘计算）技术，通常被界定在“以终端近侧为准，建设集成综合开放平台”“运用集成网络、计算、存储、应用功能，为网络终端提供近端服务”“满足业务需求的计算模式（包括安全性、智能性、实时性、数据优化等业务需求）”等方面。由于边缘节点（边缘计算位置）界于核心云与移动终端之间，因此，其边缘节点的资源选择相对宽泛，并且能够有效分解大型服务、小型服务业务。所以，在电力系统中的应用5G通信技术时，需要通过边缘计算技术，发挥其低时延、业务处理快、资源占用低、存储性能优、隐私保护强等优势。

2 电力系统中5G 通信技术的运用

下面在综合应用方面，主要对万物互联技术、人工智能技术、云端生活技术的应用进行简要分析。在具体应用方面，主要对配电自动化、精准切负荷、输电线路巡检展开初步讨论。

2.1 5G 通信技术的综合应用分析

在电力系统中的5G 通信技术综合应用主要体现在万物互联技术、人工智能技术、云端生活技术方面。以万物互联方面的应用为例，5G 通信网络能够满足其应用场景中各类业务的QoS需求（可参考表1）。同时，通过可以降低光纤敷设成本。尤其是在现阶段以4G 通信应用时代积累的技术条件为基础，可以运用5G 通信技术，进一步扩大其在电力系统中的应用范围。将电力基础设施建设、电力输配电配送、电力市场营销、电力用电需求分析、电力故障应急管理等结合起来，持续推进电力消费市场需求侧与电力产品生产供给侧之间的密切关联，促进电力生产和消费两端资源的优化配置。以人工智能技术的应用为例，应用5G通信后，电力产品研发设计、传输速率、故障处理方面的抢配资源等均会获得改善，并且使工业生产用电、生活用电向着多元化方向发展。尤其在分布式的新能源电力系统中，人工智能技术的应用，将会进一步使云端技术方面的云中心数据预测分析与现实生活中的用电需求、用电趋势对应起来，进而提高电力系统运行方面的效用生产效率，使其产出综合效益。

表1 电力系统各类应用场景中的QoS 需求电力业务类型 QoS 需求时延 可靠性/%图像监控 秒级 99.90用电信息采集 秒级 99.90继电保护 不大于100ms 99.99精准切负荷 不大于100ms 99.99配电自动化 几百毫秒 99.99

2.2 5G 通信技术的具体应用分析

2.2.1以配电自动化应用为例

当前，我国电力系统中，已经实现了电网输配电自动化技术的应用。但是，由于信息管理系统方面的应用范围限定，配电自动化方面仍然存在故障智能判定、短暂性故障在线处理、永久性故障处理资源就近配置等局部信息传输不到位、部分地区连接信号差、定位与隔离自动化命令下达后的延迟现象等。应用5G技术后，可以将当前应用的大数据技术，包括数据库技术、数据分析技术与故障诊断结合起来，从而通过5G 实景研判与故障快速熔断达到对相关故障的快速处理。为了达到控制目标，当前可以将5G 通信中的人工智能、云端技术、万物互联技术，具体落实到对MOMI 技术、网络切片技术、边缘计算技术的合理应用方面，进而使大数据—5G 通信技术—物联网之间形成全面的数据关联（可参考图1）。比如，将并网、结算方面电量数据、电力生产状态与事项数据、环境数据、电量与负荷数据、视频图像数据等关联起来，从而达到配电优化目标。需要注意的是，在该应用系统中，能够将用电信息数据采集与配电数据预测对应起来，提高电力需求侧与供给侧的匹配度。

文章来源：《电力系统保护与控制》 网址: http://www.dlxtbhykzzz.cn/qikandaodu/2021/0720/966.html