基于5G智能電網(wǎng)通信支撐平臺設(shè)計

羅蕾

摘 要：目前我國科技水平和信息技術(shù)發(fā)展十分快速，5G信息也在高速發(fā)展。5G的通信技術(shù)得到了廣泛的使用，并且體現(xiàn)出了其多樣性，該技術(shù)被逐漸應(yīng)用于電力通信的系統(tǒng)之中，并且擁有了一定的優(yōu)勢，能夠滿足當前大多數(shù)通信傳輸?shù)男枨?。幫助網(wǎng)絡(luò)的運營商依照實際的動態(tài)業(yè)務(wù)流量實時性地調(diào)整通信資源，進而降低了通信系統(tǒng)的能量消耗。因此在其實際的應(yīng)用之中更需要對其規(guī)范性和安全性給予重視，只有將其規(guī)范且安全地應(yīng)用于電力通信的系統(tǒng)之中才能夠確保該系統(tǒng)獲得更好的運行。

關(guān)鍵詞：5G;電力通信系統(tǒng);優(yōu)勢;應(yīng)用方案

引言

為了提升電力通信系統(tǒng)應(yīng)用實效性，應(yīng)有效融合5G移動通信技術(shù)方案，發(fā)揮5G技術(shù)優(yōu)勢，針對電力通信系統(tǒng)存在的問題和優(yōu)化目標落實相應(yīng)的技術(shù)控制方案，確保電力物聯(lián)網(wǎng)、電力專網(wǎng)等應(yīng)用效果符合預(yù)期，同時應(yīng)關(guān)注5G在電力通信系統(tǒng)應(yīng)用中存在的問題，從而促進電力通信系統(tǒng)的全面發(fā)展。

一、5G通信技術(shù)概述

5G的通信技術(shù)指的是移動通信技術(shù)的第五代，該技術(shù)以過往的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，比以往的通信技術(shù)具有更多的優(yōu)勢。在該技術(shù)的設(shè)計之中，通過把“軟”配置的重要設(shè)計納入通信技術(shù)之中。5G的通信技術(shù)通常具備以下三種特點。第一，其具備較長的數(shù)據(jù)流量。5G能夠吞吐的流量相較于其他網(wǎng)絡(luò)來說更大，即便網(wǎng)絡(luò)非常繁忙的情況之下也可以高達100Gbit/s。第二，其聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備在不斷擴大。在當前的建設(shè)背景之下，能夠?qū)崿F(xiàn)在每平方千米之內(nèi)建設(shè)100萬臺的巨大規(guī)模。第三，其峰值的速率能夠不斷增加。該技術(shù)的峰值速率相較于其他網(wǎng)絡(luò)而言獲得了非常明顯的提升，一般每秒都可以實現(xiàn)10Gbit以上。

二、5G特性

根據(jù)國際電信聯(lián)盟（ITU）對5G三大類應(yīng)用場景的定義及技術(shù)要求，5G新特性可以歸納為以下幾點：第一，高速率（enhancedMobileBroadband，eMBB）。5G可以工作在6GHz以下的分米波以及28GHz以上的毫米波，更大的帶寬能帶來更大的通信速率;同時，5G通過對幀結(jié)構(gòu)、雙工、波形、調(diào)制編碼、天線、協(xié)議等基礎(chǔ)技術(shù)模塊的優(yōu)化及重新設(shè)計，能實現(xiàn)更高的頻譜效率。通過這些技術(shù)，5G能提供數(shù)十Gbps的峰值速率及0.1～1Gbps的用戶體驗速率，是4G的10倍以上。第二，低功耗、大連接（massiveMachineTypeCommuni-cation，mMTC）。傳統(tǒng)4G網(wǎng)絡(luò)主要面向個人用戶，連接的終端數(shù)量有限。5G不僅面向個人用戶，還要連接海量設(shè)備，包括家用電器，智能穿戴產(chǎn)品，各類工業(yè)傳感器等等。為了滿足物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景，5G針對物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)小數(shù)據(jù)包、低功耗、突發(fā)性的特點進行了專門設(shè)計，3GPP將在5G標準Release-17（R17）版本（計劃于2022年6月發(fā)布）重點研究差異化物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，使得5G具備每平方公里接入100萬設(shè)備的連接能力，滿足物聯(lián)網(wǎng)通信需求。

三、5G在電力通信系統(tǒng)中的應(yīng)用方案

3.1MIMO技術(shù)

該技術(shù)同時也被稱作多輸入和多輸出的技術(shù)，其工作原理是通過多個天線進而完成電波傳輸工作，MIMO技術(shù)是5G通信技術(shù)的核心，其需要聯(lián)動的天線數(shù)量較多，一般在幾十到幾百之間，通過大量的天線聯(lián)動使波束完成定向的傳輸工作。該技術(shù)能夠大力支持高頻電波的應(yīng)用。在一般的情況之下，5G通信技術(shù)所運用的電波頻率比一般通信技術(shù)的頻率更高，其傳輸?shù)木嚯x相對較短，而MIMO技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用能夠?qū)㈦姶挪ㄟM行定向的發(fā)送，節(jié)約較高頻率的信號傳輸至移動的終端之間的能量消耗，對其傳輸距離較短的缺陷有所彌補。MIMO技術(shù)應(yīng)用于電力通信系統(tǒng)之中擁有較為關(guān)鍵的作用，但其本身也有缺陷存在。該技術(shù)最主要的缺陷就是其衍射的難度比較大，難以達到建筑物的背面，非常容易形成網(wǎng)絡(luò)的盲區(qū)，對其通信的覆蓋有一定的影響，但是該缺陷能夠利用設(shè)置較多基站的措施改善，對其進行克服，在最大限度上避免信號的盲區(qū)。

3.2電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用

在信息技術(shù)全面發(fā)展的時代背景下，5G作為數(shù)據(jù)回傳通道，可以承載輸電、變電、配電各個環(huán)節(jié)各種類型的數(shù)據(jù)回傳，且能提供更加廣泛的連接。對于一些控制器的遠程操控，對時延要求高，也可以通過5G承載控制信號，利用5G超低時延的網(wǎng)絡(luò)特性。一方面，5G技術(shù)憑借網(wǎng)絡(luò)容量和兼容性較好的特質(zhì)，能建立更加系統(tǒng)的物聯(lián)應(yīng)用框架，同時，技術(shù)的能耗較低，保證了物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用范圍，也有效減少了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本。另一方面，5G技術(shù)能保證物聯(lián)網(wǎng)體系實現(xiàn)全場景處理，并且配合虛擬化的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)打造更加高效和科學(xué)的物聯(lián)體系。例如，“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”的實現(xiàn)，將用戶、電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、供應(yīng)商和社會服務(wù)聯(lián)系在一起，實現(xiàn)共享數(shù)據(jù)，能實現(xiàn)精準負荷控制、配電自動化、配網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測等應(yīng)用場景。

3.3智能電網(wǎng)運營管控

智能電網(wǎng)的建設(shè)需要借助雙向通信以及高速運轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)體系，才能夠?qū)崿F(xiàn)安全穩(wěn)定運行過程。在這一過程中，傳感技術(shù)以及測量技術(shù)等在協(xié)同控制的作用下，可進一步保障電網(wǎng)運行安全。與常規(guī)電網(wǎng)建設(shè)系統(tǒng)不同，智能電網(wǎng)嵌入了大量先進傳感設(shè)備，在一定程度上可實現(xiàn)對電網(wǎng)運行過程的智能化管控。其中，為進一步增強智能電網(wǎng)運行可靠性與安全性，研究人員需要對電力通信技術(shù)運行應(yīng)用問題予以高度重視。從客觀角度上來講，唯有通信質(zhì)量達到相應(yīng)標準，才能夠確保電網(wǎng)數(shù)據(jù)自動采集以及自動分析功能得以順利實現(xiàn)。結(jié)合當前通信技術(shù)與智能化運營管理深度結(jié)合的背景下，多數(shù)智能電網(wǎng)嵌入使用SCD可視化技術(shù)，可實現(xiàn)對變電站二次回路的全天候監(jiān)控管理。如果變電站二次回路及其相關(guān)設(shè)備在運行過程中出現(xiàn)故障問題，該項技術(shù)可將相關(guān)故障信息以圖形或者圖像形式展現(xiàn)給管理人員。這樣一來，管理人員可及時對當前電網(wǎng)系統(tǒng)運行異常問題進行故障排除，增強電網(wǎng)運行的安全性與可靠性。

四、結(jié)語

總而言之，5G通信技術(shù)在電力通信系統(tǒng)中的應(yīng)用是順應(yīng)時代發(fā)展趨勢的必然選擇，在實際工作中應(yīng)從5G技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢出發(fā)，能夠利用其高可靠、低延時、穩(wěn)定能力強的優(yōu)勢、打造更加貼合市場需求的應(yīng)用方案，促進電力通信系統(tǒng)可持續(xù)健康發(fā)展，為我國智能電網(wǎng)建設(shè)帶來例如經(jīng)濟收益等諸多好處。

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