(国网河北省电力有限公司衡水市桃城区供电分公司 河北衡水 053000)
摘要：泛在电力物联网的快速发展对网络通信有了更高的要求，5G通信技术具有“高带宽、高容量、高可靠性、低延时、低功耗”的特点，复合泛在电力物联网某些特定的领域的要求。该文介绍了5G通信的特征，分析了5G通信在未来电力系统通信中的应用场景。
关键词：5G 移动通信；泛在电力物联网；典型应用
1 引言
新中国成立 70 年以来，中国的电网从覆盖率低、联通性低、电压低的零星孤网，发展成为世界上覆盖范围最广、能源资源配置能力最为强大、并网新能源装机规模最大、高压输电线路最多的电网；从安全运行水平低的电网，发展成为世界安全运行水平最高的电网之一，电力供应进入高可靠性水平阶段[1]。
2019年，国家电网公司提出建设“泛在电力物联网”的战略目标，将其定义为“围绕电力系统各环节，充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术、先进通信技术，实现电力系统各环节万物互联、人机交互，具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧服务系统”，其中无线通信技术将发挥连接万物的重要作用[2]。
2 5G移动通信网络
第5代移动通信技术(5th generation mobile networks)，简称5G通信，拥有着世界领先的极高速度。其峰值速度(理论)可达上行10Gbps，下行20Gbps；用户实际体验速度可达上行50Mbps，下行 100Mbps。支持高可靠性的数据连接，其性能指标为0.001%丢包率，相当于光纤的通信质量。
5G 作为新一代移动通信技术发展方向，是无线接入重要演进方向。需加快引入软件定义网络和边缘计算技术，研究应用 5G 技术满足业务更快终端接入速率、更低业务传输时延和更多终端连接容量需求。其中在大带宽领域，可以满足营销、调度、建设、运检等多个电网业务的场景应用需求；在低时延领域，可以满足配电自动化、“三遥”等低时延电网业务需求；在广连接领域，可以满足泛在化、智能化、多样化、规模化海量终端设备接入需求。
电力通信通常采用光纤专网与无线专网、无线公网相结合，广泛应用于电力监控系统，包括数据量测、状态感知、调度控制等领域。5G 通信有望在泛在电力物联网中大显身手，为电力系统带来新一轮技术革命[3]。
3 泛在电力物联网中5G 通信的典型应用
泛在电力物联网是指充分应用“大云物移智”等现代化信息通信技术，实现电力系统各个环节万物互联、人机交互，具有状态全面感知，信息高效处理，应用更加灵活等特征的智慧服务系统。
3.1 应用于智能终端
目前，电网的业务终端主要包括：智能电表、输变电监测装置、配电自动化装置、调度自动化测点等。
但是，现有终端标准仍不统一，需要建立统一架构体系，统一标准智能化终端研发，形成业务终端统一接入和管理：
①需要规范智能业务终端上联接口协议和数据格式，并结合智能芯片精度高、体积小、低功耗等特点，推动新型业务终端规模化应用和存量终端更新换代、标准化接入。
②需要加快研究跨专业数据同源采集和多终端功能集成与跨专业复用，提升业务终端在线率[4]。
3.2 应用于通信网
通信网是泛在电力物联网网络层重要基础支撑。结合泛在电力物联网建设和应用需求，通信网在骨干光缆纤芯数量光纤覆盖和网络带宽还存在不足，无线专网技术选型和建设相对滞后，无法适应泛在电力物联网对业务带宽的需求。
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3.2.1 通信网架构优化完善
以“高可靠、全方位、多元化、宽带化、集中化”为目标，优化提升省级传输网，探索开展 OTN 双平面建设，增强省市互联互通能力。完善骨干光缆网架结构，解决骨干断面无空余光缆纤芯问题。开展县域传输网升级，解决县域传输网低覆盖、低带宽问题，满足泛在电力物联网终端设备大规模泛在接入、电网生产控制业务不断增长的带宽需求。
3.2.2 无线通信网技术研究
5G 作为新一代移动通信技术发展方向，是无线接入重要演进方向。需加快引入软件定义网络和边缘计算技术，研究应用 5G 技术满足业务更快终端接入速率、更低业务传输时延和更多终端连接容量需求。大带宽方面，满足调度、运检、营销、建设等电网业务升级和高清化视频通信、可穿戴智能运检等场景应用需求；在低时延方面，满足配电自动化、“三遥”等低时延电网业务需求；广连接方面，满足泛在化、多样化、智能化、规模化海量终端设备接入需求。
3.3 应用于高带宽需求场景
3.3.1 泛在电力物联网高清视频与图像实时监控
5G通信的高速率、高带宽特性使得高清视频和图像能够快速、便捷的进行远程无线传输，可大量应用于电力系统视频图像监控场景，提升监控效率，降低通信成本。5G通信将提升图像视频清晰度，利用5G通信高带宽特性使能大容量文件传输；以实时监控取代原有的事后分析，利用5G通信高速和低延时的特性使能“所见即所得”；在监控中心以机器学习代替人工分析，利用5G通信回传的大量图片视频作为学习样本，实现机器自动化的判断分析。
3.3.2 基于高清图像感知的光伏短期预测
短期光伏发电预测是新能源和电力系统研究中的一项重要课题。然而对于大型光伏基地和分布式光伏系统中的光伏单元，每一组光伏系统的地理位置和环境都不一样，受到的辐照不同，仅依靠传统的数值天气预报和历史出力序列预测精度有限。
3.3.3 用户综合负荷预测与高精度肖像描绘
5G通信能够实现电力系统各环节万物互联，广泛的信息获取使电力系统能够从社会行为的角度理解和掌握用户用电特征。5G 通信网络拥有高密度连接和高单位面积容量特性，不仅仅将海量用电设备接入通信网络，还将纳入更广泛的智能设备，使交通网信息、社会生产活动信息、用户生活作息变得更加透明可观。在此基础上，能够在“物理–信息–社会–环境”复杂系统的视角下对用户进行高精度感知与肖像描绘，进而对用户的电、热、冷、气等多类型能源负荷进行更精准的预测[5]。
4 结语
5G通信将是引领科技创新，驱动价值创造，实现产业升级的关键技术与基础性平台，在未来电力系统与泛在电力物联网的建设中将起到关键性的支撑作用。
参考文献：
［1］白玫.改革开放 40 年电力工业发展历程与成就[J].中国能源,2018(10).
［2］国家电网泛在电力物联网建设大纲正式发布[EB/OL]．(2019-03-11) ．http://www.chinasmartgrid.com.cn/news/ 20190311/632172.shtml．
［3］王毅，陈启鑫，张宁，等．5G 通信与泛在电力物联网的融合：应用分析与研究展望[J]．电网技术，2019，43(5)：1575-1585．
［4］杨东升，王道浩，周博文，等.泛在电力物联网的关键技术与应用前景[J].发电技术，2019（2）.
［5］傅质馨，李潇逸，袁 越.泛在电力物联网关键技术探讨[J].电力建设，2019，40（5）：1-12.
论文作者:陈文栋,刘芃伶
论文发表刊物:《电力设备》2019年第10期
论文发表时间:2019/10/18
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