5G 通信技术在供电企业中的应用

2023-08-04吴朝文杨文保陈家静文韶华李清静刘宇翔

通信电源技术 2023年9期

吴朝文，杨文保，陈家静，文韶华，李清静，刘宇翔

（国网合肥供电公司，安徽合肥 230000）

0 引言

对于供电企业而言，5G 通信技术的发展与应用既是挑战，也是机遇。要想实现更好发展，加速智慧电力建设，就需要供电企业切实把握5G 通信技术，进行工作方式与手段的更新，实现对电力市场发展现状与现实需求的适应，促使供电企业获取更为理想的经济效益。基于此，供电企业要加大对5G 通信技术的应用力度，逐步促使基于5G 通信技术的新工作手段实现在多工作场景中的覆盖。

1 供电企业中5G 通信技术的主要应用场景分析

1.1 5G 在低延时、高可靠性场景中的应用

当前，实际投入使用的电力系统拥有更高的电能传播速度，为保证所有电力设备均能够满足电力系统的运行需要，就要精准控制指令，保证可以迅速、精准确定故障严重程度、发生位置与频率等信息，促使故障分析与处理工作能够得到高效、高质量完成。此时，需要5G 通信技术的支持，通过在电力系统内引入5G 通信技术，能够更好地实现多等级控制，防止在低延时、高可靠性场景中，电力系统的运行能力有所降低。

1.2 5G 在多连接应用场景中的应用

在新型电力系统实际运行期间，各个电力设备互联互通，对此可以针对某一区域实施集群式管理，从而达到提高用电管理工作展开便捷程度的效果。通过5G 通信技术在这种电力设备互联互通（多连接）场景中的应用，能够实现对互联互通覆盖面积的进一步扩大，促使电力系统与更多设备之间的连接成为现实，即实现万物互联[1]。对于5G 通信技术而言，其本身所具备的通信能力更高，可以更为顺利、高效地完成更多高价值数据信息的收集，并在相对较短的时间内实现对电力数据的分析处理。

1.3 5G 在用电信息采集场景中的应用

在用电信息采集场景中，5G 通信技术也能够发挥出较强的应用优势与作用性，促使上行数据与下行数据的采集及传输速度进一步提升，为电力系统主站进行运行情况分析与异常判断等操作的展开提供参考。通常来说，电力系统会在每日展开1 次数据集中采集工作，并由终端按照每间隔15 min 的频率完成1 次电力数据的记录，而这一操作的高效展开需要5G 通信技术的支持。通过对集中器等设备的应用，主站能够实现指令发布，并在集中抄表装置内落实对采集数据的统一缓存[2]。在数据信息采集系统内，实际具备的数据流较为强大，相应数据兼具准确性与实时性。通过在用电信息采集场景中引入5G 通信技术，能够促使电力系统实际具备的数据信息采集能力得到提高，保证实际所采集到的用电数据信息符合系统要求。

1.4 5G 在监控管理场景中的应用

智慧电力建设背景下，5G 通信技术在电力系统监控管理场景中也得到了广泛应用，依托无人机、机器人等工具的投放，促使电力系统监控管理智能化成为现实，实现利用智慧巡检手段替代传统的人工巡检手段。此时，无须相关工作人员进入现场展开对电力系统及其配线的巡检，在控制中心内即可迅速获取现场图像以及电力系统运行信息，实现远程巡检，整个过程的安全性更高。同时，5G 通信技术本身在信息数据传递方面所显现出的速度更高，能够达到提高监控管理工作效率的效果。

2 供电企业实践中5G 通信技术的具体应用及应用要点分析

2.1 电力智能巡检技术的应用

5G 通信技术为电力巡检工作的展开提供了更为先进的技术支持，推动电力巡检工作的智能化发展。在当前的供电企业巡检期间，可以应用“5G+增强现实（Augmented Reality，AR）”智能巡检模式，实现对电力巡检过程的自动化管理、故障预警与处理、远程专家诊断等，更好地替代了传统低效率、高成本的人工巡模式。实践中，相关工作人员只需要佩戴AR眼镜并对准机房内提前设置的服务器，即可浮现出覆盖设备温度、硬件信息、内存使用率等多项信息的虚拟操作栏，在此操作栏内应用手势动作完成各项操作，提升效率。在此基础上，依托对“5G+AR”智能巡检技术的应用，还可以提供远程运维支援。例如，在系统发出某设备故障的报警信息后，相关工作人员可以利用AR 眼镜完成对故障位置的确定，明确故障点，分析故障发生原因并指导处理。在现场技术人员遇到操作难题后，可以利用对话框与后台及时与后台专家展开交流，并在此基础上完成对故障问题的有效排查与处理。

同时，供电企业可以在5G 背景下组织展开“5G+机器人”智能巡检，以此替代传统的人工巡检。“5G+机器人”的智能巡检模式如图1 所示。通过5G 电力巡检机器人的应用，相关工作人员可以在不进入现场的条件下获取到4K 高清巡检视频，在指挥中心内完成巡检，提升电力巡检工作的展开效率，也实现对现场巡检安全问题的有效规避。

图1 “5G+机器人”的智能巡检模式

2.2 5G 网络切片技术的应用

对于5G 网络切片而言，其主要部署在运营商网络侧，基于与客户所签订的服务等级协议，面向不同垂直行业、客户、业务所提供的可以定制功能、相互隔离的网络服务，可以理解为可以提供特定网络能力与特性的逻辑网络[3,4]。5G 网络切片如图2 所示。

图2 5G 网络切片示意

当前，5G 通信技术的发展与应用对供电企业通信网络提出了更多挑战，在供电企业的实践中，需要依托灵活性高、可编排的网络为分布式配电自动化、智慧巡检、高级计量等业务的展开提供支持。供电企业的各项业务展开对于安全性有着更高要求，需要隔离的网络。差动保护业务具备着超低时延性特点，而这也就需要极致能力的网络支持。但是，传统的网络架构难以切实满足上述要求，需要电力企业更新网络架构，而依托5G 网络切片技术的应用就能够达到这一目标。对于5G网络而言，其本身所具备的带宽超高，且有着超大规模连接、超低延时的特点，能够对供电企业业务展开时的多样需求进行满足。结合对5G 网络切片技术的使用，可以面向供电企业构建起更具针对性的“行业专网”，满足供电企业的业务需要，促使供电企业的业务自主可控能力得到进一步提高[5]。

2.3 分布式技术的应用

分布式技术能够为新能源控制提供技术支持，对新能源进行协调，有效管理新能源。在分布式技术的应用中，可以实时监测配网终端，了解终端的运行情况，及时采集运行数据，对数据进行处理和分析，以此来判断运行状态，全面掌握配网的运行情况。如果配网出现故障，则该技术能够帮助工作人员快速确定故障位置，维修人员要尽快处理故障问题，减少故障对配网的影响，与此同时，还要及时隔离非故障区域，避免该区域的业务受到影响。近年来，供电企业引入了大量的储能装置，电网结构越来越复杂，要想保证电网的稳定运行，应当提高数据处理能力。5G 通信技术能够快速采集大量的分布式电源数据，更好地承载海量数据，根据数据分析结果进行实时调度。

2.4 物联网云计算技术的应用

在当前的供电企业生产管理工作实践中，可以结合应用5G 通信技术以及物联网管理信息，依托线上信息管理平台的构建与使用，加速推动供电企业通信网络运营模式向着现代化的方向发展。此时，各个生产环节内的信息管理实现流程方面的简化，且可以在线上平台的支持下，迅速将通信管理流程中的所有环节操作与问题直观反映给相关管理人员，促使网络信息交流的可靠性和便利性得到最大限度的发挥。

同时，供电企业可以着力搭建起泛在电力物联网，依托对物联网、5G 通信技术、人工智能、移动互联等先进技术的综合应用，构建起规模较大的信息采集与交互平台，结合高速电力线载波（High-Speed Power Line Carrier，HPLC）智能电表的更换、避雷器在线监测装置的安装、远程电缆测温操作的实施，促使电网运行的安全稳定性得到切实提高，拉近供电企业与电力用户之间的“距离”，实现对供电企业与电力用户服务“最后一公里”的打通[6]。

2.5 智慧电力“云管端”一体化技术的应用

依托对5G 通信技术的应用，能够实现智慧电力“云管端”一体化，满足供电企业各个业务环节在安全性、可靠性以及灵活性等方面的需求，进一步提升供电企业对自身业务的自主可控能力。

其中，“云”侧打造电力行业核心能力服务平台、OneLink 5G 切片业务运营管理平台，以此达到强化供电企业连接管理、通信设备管理、5G 切片管理、统计分析等核心能力水平的效果；“管”侧提供电力行业5G 专网服务，通过复用或新建基站、边缘计算设备等手段，实现业务数据分流和业务本地化处理，并通过5G 服务质量（Quality of Service，QoS）、资源块（Resource Block，RB）预留、网络切片、用户面功能（User Plane Function，UPF）下沉等技术手段的综合应用，促使供电企业在业务安全隔离、低时延高可靠等方面的需求得到更好满足；“端”侧打造5G 工业级用户驻地设备（Customer Premises Equipment，CPE）和5G电表通信舱硬件，满足配网差动保护、配网电源管理单元（Power Management Unit，PMU）应用场景的高精度网络授时需求。与此同时，通过标准接口与电能表连接，满足高级计量应用场景对电能表数据采集、参数远程下发的需求。