國網(wǎng)寧夏電力有限公司吳忠供電公司 劉詩焱 馬孟婷 鄧嘉靖 馬佳林 王學(xué)強(qiáng) 華信咨詢設(shè)計(jì)研究院有限公司 張穎烽

1 引言

近年來，5G 通信技術(shù)與6G 通信技術(shù)的快速發(fā)展和逐步成熟，為電力通信系統(tǒng)帶來了全新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。5G 通信技術(shù)與6G 通信技術(shù)的引入將極大地改善電力系統(tǒng)的安全性、可靠性和效率，并提高了電力系統(tǒng)的智能化水平。其中，5G 通信技術(shù)提供更高的帶寬、更低的延遲和更高的可靠性，支持大規(guī)模的設(shè)備連接和數(shù)據(jù)傳輸；6G 通信技術(shù)則具備更快的傳輸速度、更低的延遲和更廣的覆蓋范圍，有望進(jìn)一步推動(dòng)電力通信系統(tǒng)的發(fā)展和創(chuàng)新。因此，本文將重點(diǎn)研究5G 與6G 通信技術(shù)在電力通信系統(tǒng)中的應(yīng)用和展望，以期為電力通信系統(tǒng)的發(fā)展和創(chuàng)新提供更深入、更具有前瞻性的研究和分析。

2 5G 與6G 通信技術(shù)在電力通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 電力物聯(lián)網(wǎng)

電力物聯(lián)網(wǎng)是一種基于物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的電力系統(tǒng)智能化網(wǎng)絡(luò)，旨在將電力系統(tǒng)中的各種設(shè)備、傳感器和控制器連接起來，實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備之間的信息共享和互聯(lián)互通。將有助于實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的智能化管理和控制，提高電力系統(tǒng)的效率、穩(wěn)定性和安全性。

在電力物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)中，5G 與6G 通信技術(shù)發(fā)揮了重要作用。5G 通信技術(shù)的引入提供了更高的帶寬、更低的延遲和更高的可靠性，支持大規(guī)模的設(shè)備連接和數(shù)據(jù)傳輸，使得電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展更加順暢和高效。而6G 通信技術(shù)則具有更快的傳輸速度、更低的延遲和更廣的覆蓋范圍，有望進(jìn)一步推動(dòng)電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和創(chuàng)新。電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，包括電力設(shè)備監(jiān)控、設(shè)備預(yù)測維護(hù)、電力系統(tǒng)智能調(diào)度等。通過電力物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)，可以實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測和管理，提高設(shè)備的可靠性和安全性。同時(shí)，還可以實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制和調(diào)度，提高電力系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性。

2.2 電力自動(dòng)化

電力自動(dòng)化是指利用現(xiàn)代信息通信技術(shù)，通過先進(jìn)的控制和通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化控制和管理。電力自動(dòng)化主要包括自動(dòng)化裝置、自動(dòng)化控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)等。其核心目標(biāo)是提高電力系統(tǒng)的效率、穩(wěn)定性和安全性。

5G 與6G 通信技術(shù)的引入，將有助于實(shí)現(xiàn)對電力自動(dòng)化的進(jìn)一步完善。5G 通信技術(shù)提供了更快速、更可靠的數(shù)據(jù)傳輸和響應(yīng)能力，有助于實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制[1]。同時(shí)，6G 通信技術(shù)具備更快的傳輸速度、更低的延遲和更廣的覆蓋范圍，有望進(jìn)一步推動(dòng)電力自動(dòng)化的發(fā)展和創(chuàng)新。

通過電力自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，可以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制、實(shí)時(shí)監(jiān)測和自動(dòng)調(diào)度。在電力生產(chǎn)、輸送、分配等各個(gè)環(huán)節(jié)中，都可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制和管理，提高電力系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性。同時(shí)，電力自動(dòng)化也可以幫助電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)故障診斷和預(yù)測，從而實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的預(yù)防性維護(hù)，提高電力系統(tǒng)的安全性。

2.3 電力遠(yuǎn)程監(jiān)測

電力遠(yuǎn)程監(jiān)測是指利用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)對電力設(shè)備和電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理，使得電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)可以實(shí)時(shí)地遠(yuǎn)程監(jiān)測和管理。通過遠(yuǎn)程監(jiān)測，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障和異常，從而實(shí)現(xiàn)對電力設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測和維護(hù)。同時(shí)，還可以通過對電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的分析和處理，實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)的智能化管理和控制。

5G 與6G 通信技術(shù)的引入將有助于實(shí)現(xiàn)對電力遠(yuǎn)程監(jiān)測的進(jìn)一步完善。5G 通信技術(shù)提供更高的帶寬和更低的延遲，支持大規(guī)模數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸和處理。同時(shí)，6G 通信技術(shù)具有更快的傳輸速度、更低的延遲和更廣的覆蓋范圍，有望進(jìn)一步提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率和可靠性。

通過電力遠(yuǎn)程監(jiān)測的實(shí)現(xiàn)，可以實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備和電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測和管理。在設(shè)備故障和異常情況下，可以通過遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問題，從而減少設(shè)備維護(hù)成本和人力成本。同時(shí)，電力遠(yuǎn)程監(jiān)測還可以幫助電力系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷和預(yù)測，從而實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的預(yù)防性維護(hù)，提高電力系統(tǒng)的可靠性和安全性。

2.4 5G 網(wǎng)絡(luò)切片通信技術(shù)

5G 網(wǎng)絡(luò)切片可以為電力企業(yè)構(gòu)建智能化電網(wǎng)系統(tǒng)提供電力連接支持，并滿足各種電力業(yè)務(wù)場景的服務(wù)需求。該通信技術(shù)應(yīng)用的端到端網(wǎng)絡(luò)切片框架不僅具備通信服務(wù)管理、網(wǎng)絡(luò)切片管理和網(wǎng)絡(luò)切片子網(wǎng)絡(luò)管理等功能，還可以通過構(gòu)建終端用戶、無線接入網(wǎng)子切片和承載網(wǎng)子切片等方式，在電力系統(tǒng)中充分發(fā)揮其優(yōu)勢。此外，5G 網(wǎng)絡(luò)切片還可以滿足電力行業(yè)對語音、視頻等業(yè)務(wù)場景的要求，提高視頻數(shù)據(jù)回傳和拼接速度，提高電力線路應(yīng)對惡劣運(yùn)行環(huán)境的能力和水平，為電力企業(yè)實(shí)時(shí)監(jiān)控輸電線路運(yùn)行狀態(tài)提供通信技術(shù)支持。電力企業(yè)需要將5G 網(wǎng)絡(luò)切片劃分為不同功能的子切片網(wǎng)絡(luò)，確保普通配電網(wǎng)絡(luò)與專用網(wǎng)絡(luò)的安全隔離[2]。同時(shí)，應(yīng)根據(jù)用戶的個(gè)性化服務(wù)需求，構(gòu)建移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制，并嚴(yán)格按照國家針對電網(wǎng)系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提出的標(biāo)準(zhǔn)和要求制定完善的切片接口安全管理制度。5G承載網(wǎng)端到端協(xié)同管控架構(gòu)如圖1所示。

圖1 5G 承載網(wǎng)端到端協(xié)同管控架構(gòu)

3 5G 與6G 通信技術(shù)在電力通信系統(tǒng)中的挑戰(zhàn)和未來展望

3.1 挑戰(zhàn)

一是網(wǎng)絡(luò)安全，5G 與6G 通信技術(shù)的應(yīng)用將帶來更多的網(wǎng)絡(luò)安全問題，如網(wǎng)絡(luò)攻擊、黑客入侵等。電力通信系統(tǒng)需要加強(qiáng)安全防護(hù)，確保系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

二是設(shè)備兼容性，由于不同廠家的設(shè)備和系統(tǒng)之間存在差異，5G 與6G 通信技術(shù)的應(yīng)用可能面臨設(shè)備兼容性問題，需要加強(qiáng)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化工作。

三是數(shù)據(jù)隱私保護(hù)，電力通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)涉及電力系統(tǒng)的敏感信息，需要加強(qiáng)數(shù)據(jù)隱私保護(hù)措施，確保數(shù)據(jù)的安全和保密性。

四是網(wǎng)絡(luò)擁塞，隨著電力通信系統(tǒng)的應(yīng)用不斷擴(kuò)展，網(wǎng)絡(luò)流量將逐漸增加，可能會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞問題。因此，需要加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)資源的管理和優(yōu)化，確保網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和高效性。

五是通信技術(shù)成本，5G 與6G 通信技術(shù)的應(yīng)用需要投入大量的通信技術(shù)和資金，這對于一些電力通信系統(tǒng)較為薄弱的地區(qū)和企業(yè)來說可能會(huì)面臨通信技術(shù)成本方面的挑戰(zhàn)。

3.2 未來展望

一是更高速度和更低延遲，更高速度和更低延遲是5G 與6G 通信技術(shù)在電力通信系統(tǒng)中的重要優(yōu)勢。由于電力通信系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，因此需要具備更高的速度和更低的延遲。傳統(tǒng)的2G、3G 和4G 網(wǎng)絡(luò)的速度和延遲較高，不能滿足電力通信系統(tǒng)對實(shí)時(shí)性的要求，而5G 與6G 通信技術(shù)可以提供更高的速度和更低的延遲，可以滿足電力通信系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制需求[3]。

5G 與6G 通信技術(shù)的速度可以達(dá)到每秒幾十兆到幾百兆的數(shù)據(jù)傳輸速度，而延遲可以降低到毫秒級別。這意味著電力通信系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)傳輸和處理大量的數(shù)據(jù)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對電力設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制。這將有助于提高電力系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性，降低電力故障率和維護(hù)成本。

二是更廣的覆蓋范圍：更廣的覆蓋范圍是5G 與6G通信技術(shù)在電力通信系統(tǒng)中的另一個(gè)重要優(yōu)勢。傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)往往受限于覆蓋范圍和信號強(qiáng)度，無法實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)的全面覆蓋和監(jiān)控。而5G 與6G 通信技術(shù)可以通過增加基站數(shù)量、使用更高頻率的信號等方式來擴(kuò)大覆蓋范圍，實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)的全面覆蓋和監(jiān)控。

5G 與6G 通信技術(shù)可以通過增加基站數(shù)量來擴(kuò)大覆蓋范圍，每個(gè)基站的覆蓋范圍可以達(dá)到幾百米到幾千米不等，從而實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)的全面覆蓋。此外，5G 與6G 通信技術(shù)使用更高頻率的信號，可以穿透墻壁和障礙物，進(jìn)一步擴(kuò)大覆蓋范圍[4]。這將有助于實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制，提高電力系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性。

三是更高可靠性，更高可靠性是5G 與6G 通信技術(shù)在電力通信系統(tǒng)中的又一個(gè)重要優(yōu)勢。電力通信系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行和可靠數(shù)據(jù)傳輸，因此需要具備更高的可靠性和魯棒性。5G 與6G 通信技術(shù)可以通過多種方式提高通信系統(tǒng)的可靠性和魯棒性，從而保障電力通信系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和可靠數(shù)據(jù)傳輸。

5G 與6G 通信技術(shù)可以采用多路復(fù)用和多路切換通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的備份和冗余傳輸，避免數(shù)據(jù)丟失和傳輸中斷。此外，5G 與6G 通信技術(shù)還可以采用智能路由和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋬?yōu)化通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)調(diào)整和優(yōu)化，保障電力通信系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

四是更智能化的應(yīng)用：更智能化的應(yīng)用是5G 與6G 通信技術(shù)在電力通信系統(tǒng)中的又一個(gè)重要優(yōu)勢。電力通信系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制和管理，提高電力系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性。5G 與6G 通信技術(shù)可以推動(dòng)電力通信系統(tǒng)的智能化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)的自動(dòng)化控制和管理，從而提高電力系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性。

5G 與6G 通信技術(shù)可以采用人工智能、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算等通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)的智能化分析和決策，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制和管理。例如，5G與6G 通信技術(shù)可以采用大數(shù)據(jù)分析通信技術(shù)，對電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和分析，從而預(yù)測設(shè)備的故障和維護(hù)需求，提高設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。此外，5G 與6G 通信技術(shù)還可以采用人工智能通信技術(shù)，對電力設(shè)備進(jìn)行智能化識別和控制，實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)的自動(dòng)化管理和優(yōu)化。

五是更安全的應(yīng)用：更安全的應(yīng)用是5G 與6G通信技術(shù)在電力通信系統(tǒng)中的又一個(gè)重要優(yōu)勢。電力通信系統(tǒng)需要保護(hù)網(wǎng)絡(luò)通信和數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，預(yù)防和應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)攻擊等問題，保障電力通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。5G 與6G 通信技術(shù)可以提供更安全的網(wǎng)絡(luò)通信和數(shù)據(jù)傳輸，從而保護(hù)電力通信系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

5G 與6G 通信技術(shù)可以采用安全加密通信技術(shù)、身份驗(yàn)證通信技術(shù)和訪問控制通信技術(shù)，保障網(wǎng)絡(luò)通信和數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。例如?G 與6G 通信技術(shù)可以采用端到端加密通信技術(shù)，保障數(shù)據(jù)的安全傳輸和隱私保護(hù)。此外，5G 與6G 通信技術(shù)還可以采用數(shù)字簽名和數(shù)字證書等通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)身份驗(yàn)證和訪問控制，防止未經(jīng)授權(quán)的訪問和攻擊。

4 結(jié)語

本文研究了5G 與6G 通信技術(shù)在電力通信系統(tǒng)中的應(yīng)用和展望。通過對電力物聯(lián)網(wǎng)、電力自動(dòng)化和電力遠(yuǎn)程監(jiān)測等方面的分析，發(fā)現(xiàn)5G 與6G 通信技術(shù)在電力通信系統(tǒng)中的應(yīng)用具有很大的潛力和優(yōu)勢，可以提高電力系統(tǒng)的效率、穩(wěn)定性和安全性。同時(shí)，本文還分析了5G 與6G 通信技術(shù)在電力通信系統(tǒng)中面臨的挑戰(zhàn)和問題，如網(wǎng)絡(luò)安全、設(shè)備兼容性、數(shù)據(jù)隱私保護(hù)等問題。5G 與6G 通信技術(shù)的引入將推動(dòng)電力通信系統(tǒng)的發(fā)展和創(chuàng)新，有助于實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的智能化、自動(dòng)化和安全化運(yùn)行。未來，電力通信系統(tǒng)需要繼續(xù)加強(qiáng)通信技術(shù)創(chuàng)新和研發(fā)，提高系統(tǒng)的安全性和可靠性，同時(shí)加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化工作，加強(qiáng)人才培養(yǎng)和管理，推動(dòng)電力通信系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。相信在不久的將來，5G 與6G 通信技術(shù)將為電力通信系統(tǒng)帶來更多的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，使得電力通信系統(tǒng)的發(fā)展邁上一個(gè)新的臺階。