摘要：建造堅(jiān)強(qiáng)的智能電網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展的重要基石，而關(guān)乎智能電網(wǎng)發(fā)展的牢靠保障便是高速、雙向的通信基礎(chǔ)。本文首先簡(jiǎn)要介紹了目前我國(guó)智能電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀，從現(xiàn)狀中分析目前智能電網(wǎng)對(duì)于無線通信的需求，并重點(diǎn)介紹5G通信在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用以及發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng);5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

0引言：

根據(jù)移動(dòng)通信的發(fā)展估計(jì)，第五代移動(dòng)通信技術(shù)將于2020年準(zhǔn)備商用，目前5G在數(shù)字化社會(huì)的建設(shè)進(jìn)程中起到了重要的作用。對(duì)于智能電網(wǎng)建設(shè)而言，5G通信的建設(shè)會(huì)滿足智能電網(wǎng)中的發(fā)電、輸送、配電、以及用電等環(huán)節(jié)的大量通信需求，有助于實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)在供給側(cè)的雙向通信，為電網(wǎng)的智能化建設(shè)提供堅(jiān)強(qiáng)的保證。

1?我國(guó)現(xiàn)階段智能電網(wǎng)的發(fā)展

智能電網(wǎng)是利用新型能源、新型設(shè)備以及通信信息技術(shù)、傳感技術(shù)、智能決策應(yīng)用對(duì)傳統(tǒng)電力系統(tǒng)用進(jìn)行改造。通過此種改造可以實(shí)現(xiàn)電力資源管理自動(dòng)化、電力系統(tǒng)故障的迅速排查等，能有效的提升電網(wǎng)的運(yùn)行效率，增強(qiáng)電網(wǎng)的可靠性。

智能電網(wǎng)主要體系為三個(gè)層級(jí)，第一層級(jí)是匯聚和傳輸電力的各種業(yè)務(wù)所組成的電力層;第二層級(jí)是進(jìn)行綜合規(guī)劃部署、調(diào)度擴(kuò)展、電力服務(wù)的運(yùn)營(yíng)層;第三層是由通信信息技術(shù)，傳感技術(shù)等構(gòu)成的支撐層。這三層結(jié)構(gòu)中支撐層是智能電網(wǎng)的傳輸神經(jīng)，匯聚了大量的終端以及傳感設(shè)備，是智能電網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)。

現(xiàn)階段的智能電網(wǎng)建設(shè)對(duì)于傳統(tǒng)電網(wǎng)行業(yè)來說無疑是注入了巨大的、全新的活力，解決了很多在傳統(tǒng)電網(wǎng)中積壓許久的問題。

2?現(xiàn)階段智能電網(wǎng)對(duì)無線通信的需求

2.1智能電網(wǎng)的通信業(yè)務(wù)需求

在智能電網(wǎng)的建設(shè)中，通信技術(shù)是智能電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)保障，智能電網(wǎng)需要用網(wǎng)絡(luò)將所采集到的有關(guān)電力數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，在此過程中對(duì)通信的安全性、可靠性有著極高的要求。并且在智能電網(wǎng)的管理方面，由于其管理的復(fù)雜性，傳統(tǒng)電網(wǎng)的單一籠統(tǒng)管理模式不足以進(jìn)行高效管理，合理運(yùn)用通信技術(shù)可以對(duì)單一的管理模式進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，從而提高智能電網(wǎng)管理的質(zhì)量和效率。

目前我國(guó)在發(fā)電、輸電環(huán)節(jié)已經(jīng)建成了全球最大的電力專網(wǎng)，形成了一張以電力光纖通信與無線專網(wǎng)為核心，衛(wèi)星、微波、電力載波通信為輔助的電力通信專網(wǎng)。

2.2無線通信相對(duì)于光纖通信的優(yōu)勢(shì)

在我國(guó)的電力專網(wǎng)應(yīng)用中主要使用的是光纖專網(wǎng)通信，雖然光纖具有可靠性、有效性和安全性極高的特性，但是在具體的實(shí)施過程中光纖存在某些無法解決的問題，例如：（1）、在智能化建設(shè)中，我們需要海量的終端設(shè)備，位置較分散;（2）、終端設(shè)備通常會(huì)分布在城區(qū)中等人口密度較大的地方，進(jìn)行光纜施工時(shí)通常需要在地下埋入光纖，在此種地區(qū)施工難度大，工期長(zhǎng);（3）對(duì)于大量的終端光纖鋪設(shè)成本較高。在此種情況下選擇無線通信的方式是一種更好的選擇，運(yùn)用無線通信可以較好的解決以上的問題，實(shí)現(xiàn)最后一公里的接入。

3 5G通信在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

3.1 5G通信技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)

在5G通信的建設(shè)當(dāng)中Massive?MIMO技術(shù)是其中的關(guān)鍵技術(shù)。由于5G通信技術(shù)系統(tǒng)的傳輸速率要遠(yuǎn)高于4G通信。這就意味著高頻譜效率和功率效率。Massive?MIMO技術(shù)主要是通過增加發(fā)送端和接收端的天線數(shù)，對(duì)移動(dòng)終端發(fā)送強(qiáng)信號(hào)的電波，使高頻信號(hào)能進(jìn)行定向的長(zhǎng)距離傳輸至移動(dòng)終端中，從而提升系統(tǒng)容量和能量效率?，F(xiàn)在的4G通信網(wǎng)絡(luò)最高的傳輸速度可以達(dá)到150Mb/s，而5G通信最高能達(dá)到15Gb/s，并可將時(shí)延降至100ms，大大提升了數(shù)據(jù)的傳輸速度，這可以更好的滿足智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性的需求。

在以上所述的無線通信在智能電網(wǎng)的應(yīng)用中對(duì)無線通信的有效性和可靠性都有著極高的要求，比如在進(jìn)行信息采集，設(shè)備監(jiān)控的過程中3.2?5G無線通信技術(shù)解決的具體業(yè)務(wù)需求

利用5G無線通信技術(shù)解決智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)的具體需求主要有如下幾種：

（1）準(zhǔn)確的負(fù)荷控制

電力負(fù)荷控制的含義是對(duì)用戶用電負(fù)荷進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)負(fù)荷超過設(shè)定的閾值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行報(bào)警，并切斷電閘。負(fù)荷控制是一種重要的管理方式。在傳統(tǒng)的負(fù)荷控制中，由于缺少通信網(wǎng)絡(luò)的支持，一般只能對(duì)配電線整體進(jìn)行切斷，這樣對(duì)一刀切的機(jī)制對(duì)用戶的影響很大。通過5G通信技術(shù)的低時(shí)延、高速率特性可以負(fù)荷控制的準(zhǔn)確程度，對(duì)故障點(diǎn)的用戶的負(fù)荷進(jìn)行精確控制，減少對(duì)配電線上其他用戶的影響，降低不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

（2）智能分布式自動(dòng)化配電

自動(dòng)化配電是智能電網(wǎng)的標(biāo)志性革新之一，其融合了多種技術(shù)，例如控制技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)等，通過對(duì)配電過程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障發(fā)生點(diǎn)，即時(shí)通知調(diào)度人員對(duì)故障進(jìn)行處理。當(dāng)前的電力系統(tǒng)對(duì)可靠性的要求越來越高，而利用5G技術(shù)100ms的時(shí)延便可以達(dá)到毫秒級(jí)的故障處理，在故障發(fā)生的時(shí)候迅速發(fā)現(xiàn)故障位置，進(jìn)行有效的故障恢復(fù)，從而可以減少運(yùn)維成本，改進(jìn)電能質(zhì)量，減少故障造成的經(jīng)濟(jì)損失。

（3）分布式電源的控制

近年來在智能城市的建設(shè)中，分布式電源的數(shù)量增長(zhǎng)十分迅速，分布式電源主要包括太陽能、風(fēng)能發(fā)電設(shè)施以及電動(dòng)車充電站等。但想實(shí)現(xiàn)分布式問題必須解決的問題就是原有的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)為單電源輻射狀的單向網(wǎng)絡(luò)，在分布式電源加入后電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變?yōu)榱穗p向傳輸，利用5G的大帶寬，讓海量的數(shù)據(jù)無阻塞的在信道中傳輸，對(duì)分布式電源進(jìn)行有效監(jiān)控。

（4）低電壓用電信息采集

在大數(shù)據(jù)的背景下，電網(wǎng)系統(tǒng)需要采集低電壓用電信息，以實(shí)現(xiàn)用戶用電智能管理，電力經(jīng)濟(jì)分析等智能電網(wǎng)用戶服務(wù)。通過無線網(wǎng)絡(luò)可以連接到用戶家中，對(duì)用戶的用電信息進(jìn)行自動(dòng)采集、分析、管理，并對(duì)用戶用電異常信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

（5）實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的垂直行業(yè)個(gè)性化

5G 通信技術(shù)中的網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)是讓使用者在同一套硬件基礎(chǔ)設(shè)施中劃分多個(gè)虛擬的端到端網(wǎng)絡(luò)，并且每個(gè)切片之間從接入網(wǎng)到核心網(wǎng)都存在邏輯上的隔離，依據(jù)此技術(shù)我們可以滿足在不同場(chǎng)景下應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)所需要的不同的帶寬和時(shí)延，利用網(wǎng)絡(luò)切片進(jìn)行靈活的調(diào)整

可以提高管理效率、節(jié)省運(yùn)營(yíng)成本和不必要的帶寬浪費(fèi)。智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)的應(yīng)用主要可以分為兩類切片的需求一種是以自動(dòng)化配電，和準(zhǔn)確負(fù)荷控制為代表的工業(yè)控制類服務(wù)，另一種是一用戶用電信息采集和分布式電源控制為代表的信息采集類業(yè)務(wù)。

4結(jié)束語

智能電網(wǎng)的建設(shè)對(duì)于電力系統(tǒng)供電可靠性的增強(qiáng)以及電網(wǎng)運(yùn)行效率的提升有著重要的意義。而在未來智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)的發(fā)展需求與5G通信技術(shù)得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)是相符合的，目前5G通信技術(shù)作為新興的熱點(diǎn)技術(shù)，其建設(shè)與應(yīng)用的進(jìn)度正在迅速加快，信息技術(shù)的飛速發(fā)展正在引領(lǐng)著傳統(tǒng)電力系統(tǒng)加快信息融合的腳步，這對(duì)我國(guó)電力系統(tǒng)而言是一次巨大的機(jī)遇，在今后的智能電網(wǎng)建設(shè)中，應(yīng)當(dāng)針對(duì)5G技術(shù)展開深度的研究，積極推動(dòng)5G技術(shù)應(yīng)用落地，加快建立智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)的指標(biāo)規(guī)范，同時(shí)充分利用5G帶來的海量研究資源，助力電網(wǎng)企業(yè)向著智能化、平臺(tái)化的方向轉(zhuǎn)型發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]呂建，楊進(jìn)波.電力通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用研究[J].通信電源技術(shù)，2020，37（05）：210-211.

[2]劉殿鋒.5G通信技術(shù)在智能電網(wǎng)的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2019（22）：25-26.

[3]白洋，田瀚，闞中鋒，尚文嘉，劉海洋.5G移動(dòng)通信技術(shù)在電力通信系統(tǒng)的應(yīng)用前瞻[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2018（09）：25.

[4]周曉東，王晟.淺析5G移動(dòng)通信技術(shù)及其在電網(wǎng)中的應(yīng)用展望[J].通訊世界，2019，26（10）：254-255.

[5]張晶，代攀，吳天京，于海玉，李彬，祁兵.新一代智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)及需求分析[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2020，44（09）：12-20.

作者簡(jiǎn)介：曲睿（1999.3.2-）男，漢族，黑龍江省哈爾濱市人，本科，就讀于華北電力大學(xué)。