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摘要:近些年,我国的电力行业发展非常快速,目前,电力系统之间大量信息的通信共享需要先进的通信技术予以保障,5G通信技术融合了智能无线网络架构、无线网控制承载分离技术、多制式协作与融合技术等先进的网络技术,具有传输速率高、延迟少、节省能源等优点,因此5G通信技术的应用将极大地促进电力系统的快速发展。现对5G通信技术的特点、发展现状进行探讨,并结合电力系统应用场景对5G通信技术进行详细介绍。
关键词:5G通信;电力系统;智能电网
引言
随着全球信息化时代的到来,各项科学技术发展水平不断提高,5G移动通信技术逐渐成为信息时代的产物,世界加速成为地球村。5G通信技术是第五代通信技术的简称,其最大特点是下载速度快、连接范围广,能够满足人们日常需要的信息传输量和传输速率。在4G成熟的基础上,5G通信技术的研发和应用正逐步步入正轨,并以最快的速度走向市场。与以往的2G、3G、4G通信技术相比,5G移动通信系统更加安全、可靠、多样化,这是无线通信技术在传输速度上的最大突破。5G技术将引领人们进入信息技术的超高时代,这代表着5G移动通信技术将有更广阔的应用新天地。
1 5G技术特性与电力行业需求高度匹配
随着配电网自动化的大规模应用和分布式能源的广泛接入,以及客户双向友好互动、巡检智能化等新业务的发展,各类电力设备、电力终端、电网用户对通信的传输速率、容量及时延需求将大幅度提升,但是以光纤为主的通信网络存在铺设成本高、建设周期长等问题,难以满足新一代电力系统对信息通信的要求,无线通信网络可成为光纤通信的有力替代品。同时5G的技术特征与电力系统的应用需要高度匹配(如表1)
5G技术与电力行业需求的高匹配性证明了电力行业以5G为抓手实现产业转型升级的可行性与必要性。本文通过对1G到4G的商业模式变迁进行简要梳理,探讨5G商业模式的创新发展之路。
表15G技术与电力需求对应关系
2 5G通信特点
2.1高速度
与4G网络相比,5G网络的传输速度得到了大幅提升。5G基站峰值大于20Gb/s,速度的剧增为数据的下载、上传提供了更优的服务。电力系统中存在海量数据,如监测视频数据、图像、文本等,5G的高速度特点为电力系统中的数据传输提供了保障。
2.2实现同频率全双工
上述的MIMO技术已经在5G通信技术上实现了同频率全双工通信,就意味着通信信息的的发射和接受可以在同一频率上使用。
2.3低功耗
物联网中由于终端多,充电频繁即充电限制,给其发展带了很大的困扰,阻碍了物联网的发展。5G通信通过降低信令开销来解决功耗高的问题,从而使设备终端长期保持在线状态。
3电力系统中5G通信技术的应用
3.1云端技术
智能时代的主要特点是高效的数据传输和智能共享,随后云技术的应用越来越普遍,将信息数据存储在社会发展的各个领域,大大提高了信息数据的安全系数,防止信息丢失和篡改。同时,在网络基础上,云技术将利用5G移动通信技术的优势,包括更高的数据流和更快的传输速率,这为云技术的多元化提供了有力的支撑。
从长远来看,5G技术在云技术中的应用可以分为两个层面:一是可以为人们提供更加个性化的服务。在电力通信系统中,5G通信技术可以根据不同用户的不同需求进行分析。通过云技术,可以为用户提供有特色的通信服务内容,极大地满足了用户的基本需求。其次,它正朝着移动设备云的层次发展。
基于5G移动通信技术,云技术应用更加深入,云设备功能多样化。大大提高了设备的运行能力,根据用户的不同需求提供了更加多样化的通信资源。
3.2 5G在电力物联网中的应用
智能分布式配电自动化、低压用电信息采集、分布式电源、电力巡检等领域是5G在电力行业的重点应用场景。配电自动化的目的是提升供电可靠性,由于传统配网采用过流保护,一旦发生停电现象,会造成较大的影响,排查时无法精准确定,所以实现配网故障精准定位,提高供电可靠性是亟待解决的问题。在配电自动化中加入5G技术,可以对故障进行精准定位,使配网故障处理时间从分钟级提高到毫秒级。当前,电力用户对用电信息进行采集业务主要用于计量,数据传输的业务规模小、频次低,特点是上行流量大、下行流量小。5G通信网络可以提供海量接入和实时数据上报,帮助电力用户完成用电信息采集。
对于传统配电网来说,它的早期架构设计并没有考虑分布式电源的接入。后期加入分布式电源后,网络架构发生了很大的变化,从原来的单电源辐射状网络变为双电源甚至多电源网络。对于用户来说,他们既是用电方,也是发电方,电流呈现出双向流动、实时动态变化。因此,需要引入5G技术来增加配电网的可靠性、灵活性及效率。
电缆隧道解决电网供电承载的同时也面临着巡检困难等问题,它作为一种封闭的地下管廊在遭受火灾、水淹、塌陷等问题时会对巡检人员的生命安全造成危险,因此为了使巡检人员避免危险、确保安全巡检,传统的方式是由两人以上进行隧道内部巡检工作,这样就导致了巡视工作效率低下。引入5G智能巡检机器人将极大地解决这一问题,机器人与后台之间进行通信时,5G技术可以保证很高的传输速度与传输稳定性,巡检机器人采用全景摄像机进行实时监控时,配合5G网络可以实现低延时视频观看。引入5G网络也可以确保传输链路数据安全。
3.3输电线路巡检
输电线路中存在各种缺陷,如金具锈蚀、对空距离超限、绝缘子掉串、导线断股等,电力运维部门每年都需要对输电线路进行巡检。传统的线路巡检主要采用人工巡检的方式,此方法受恶劣环境、地形影响大,存在成本高、效率低等缺点。而利用直升机及无人机采集线路的视频、图片或者点云数据,可以减少环境和地形对输电线路巡检的影响,但4G网络数据的传输存在卡顿不流畅、实时效果差等缺点。5G通信的大宽带技术可以实时流畅地将采集的数据传输至终端,通过展示平台实时对输电线路的状态进行监控,以便运维人员根据监控结果进行缺陷的修复、消缺,提高线路巡检的准确度和巡检效率。
3.4人工智能
在飞速发展的信息时代,人工智能产品将进入千家万户,会受到社会各界的不断关注,并在各行各业中得以应用。智能交互技术是人工智能得以有效实现的基础,而这一技术和移动通信技术的深入研究有着密切的联系。在实际的应用中5G移动通信技术具有传输速度快,网络延迟时间短的特点,这一优点完全可以应用到人工智能实际的操作中,为人工智能的深入发展打下良好的通信基础。
结语
5G通信高速度、高容量、低延迟、高可靠、低功耗的特点将重构电力系统的未来,也将创造万物互联的时代。本文在深入分析5G特点的基础上,对5G在电力系统中的几个应用场景进行了剖析,为5G通信技术在电力系统中的研究与应用提供了参考和技术支撑。
参考文献
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