浅谈5G技术对电力业务的影响

王艳艳，张海峰，原义栋

（北京智芯微电子科技有限公司，北京 100029）

2019年，国家电网公司围绕“三型两网”世界一流能源互联网企业建设要求，提出了建设以特高压电网为骨干网、各级电网协调发展，利用先进的通信技术、信息技术和控制技术，构建信息化、自动化、互动化的泛在电力物联网的战略发展目标[1]。要求发、输、变、配、用和调度等各环节设备实现泛在接入、全程在线，全面感知电网信息和设备状态，实现能源生产和消费系统的互联互通、信息数据实时共享[2]。

随着5G技术的发展，各个行业都在积极探索5G、物联网、云计算等前沿技术在本行业中的应用，电力领域也开启了探寻5G技术在电力业务上的应用的可能性。国际标准化组织3GPP定义了5G技术的三大业务应用场景：URLLC指低时延、高可靠连接的业务，eMBB指3D/超高清视频等大流量移动宽带业务，mMTC指大规模物联网业务，5G的三大典型场景可为电网各类型业务提供支撑。今年6月份，我国首例“特高压+5G”基站在安徽古泉换流站建成，利用5G技术的低时延、高可靠、大规模接入等特点，实现了变电站内监测监控设备和智能运维设备灵活高效、安全可靠的接入系统。电力5G技术不仅促进了原有电力业务向大带宽、低时延方向的发展和应用，同时也催生了一系列的电力新业务[3]。

1 电力5G对原有电力业务的提升

5G技术在电力领域的应用，对发电、输电、变电、配电、用电各环节的业务都有提升[4-5]，电力系统业务结构如图1所示。

图1 电力系统业务示意图

1.1 发电环节业务

实现发电系统协调控制，提高清洁能源的利用率。通过在设备上应用智能传感设备，全面感知源、网、荷、储等设备运行、状态和环境信息，利用智能传感测量技术和数据挖掘技术分析来优化调度，利用5G技术实现发电厂与用电端低时延、高可靠的协调控制。典型业务场景为风力电厂，借助5G无线专网，调度中心实时掌握风机的出力情况，并实时调整风机出力，确保分布式电源出力在可控范围之内，避免产生弃风限电现象[6]，提高清洁能源的利用率。

1.2 输电环节业务

实现输电线路实时监控，提高输电线路运行安全。通过在输电线路上部署智能传感系统，对输电线路/铁塔进行实时监测，利用5G技术将线损、绝缘损坏、故障异常等消息实时反馈给监控中心，实现告警实时抓拍和实时视频监控，确保输电线路的安全运行。另外，在5G专网模式下，无人机巡检输电线路时可同时搭载高清摄像头、超声波测距、红外感应器等设备进行航拍，无人机可以拍摄和传输更多、清晰度更高的图片和视频，提升输电线路巡检时故障定位的精度和准确度。

1.3 变电环节业务

实现变电站监控和故障预判，提高变电站检修效率。通过在变电站、配电房等区域安装高清摄像头和智能传感设备，实现自动信息采集、测量、控制、保护、计量和检测等功能[7]。在变电站带电检修方面，通过视频监控摄像头，结合人工智能技术，实时监测变电站环境和操作人员状态变化，利用5G专网和物联网技术，实现4K高清监控视频信号的实时回传，实现变电站内巡检机器人的远程监控，实现设备状态检测环节和状态评估环节实时互联，设备状态信息可实时反馈给现场检修人员，实现远程维护与操作，大大提高检修效率。

1.4 配电环节业务

实现分布式电源大规模接入，拓展配电自动化应用范围。通过5G技术为光伏云网中的数据采集、运行监控、电费结算等业务提供大宽带传输通道，满足不同业务的差异化需求，更加安全高效地实现个性化、智能化的综合服务。5G技术可有效解决分布式电源的用户数量多、数据采集难、站点覆盖广等问题，实现配电环节业务自动化的全覆盖、全采集、全费控。河北省涞水县南郭下村的分布式光伏电站已经通过5G技术成功实现了将电站的发电量、功率、转化率等信息以100G每秒的速度上传。

1.5 用电环节业务

实现用电供需端精准匹配，引导用电管理新模式。通过5G技术实现更高频次的用电信息采集，对用户用电信息进行实时采集、监控，实现用电信息的计量异常监测、电能质量监测等功能。5G无线专网实现未来新业务带来用户用电信息数据实时/准实时上报的新需求，可实时发布用电需求，发布实时电价，实现需求侧响应和调节，可实现实时性的双向互动，引导用户合理错峰式用电，达到供需平衡，提高能源输送和使用效率。

2 电力5G催生的电力新业务

电力5G技术能够在准负荷控制、移动巡检、基建工程现场视频感知、电动汽车充电桩管控、广告营销和大数据销售等业务方面实现突破，并可提供一系列的智能服务。具体表现在：

2.1 智能用电精准负荷控制业务

利用电力5G网络的URLLC低时延、高可靠连接场景，通过提高现网监测信息的采集频度和对用户用电状态进行实时监测，实现对电网资源、负荷的精准控制。例如，在智能家居方面，电力5G网络实现用户在照明灯、热水器、冰箱等家电与网络设备相连接的革新，以更快的速度、更强的稳定性，实现家电的远程控制，合理地、有计划地安排和组织各类家电的用电。既可以优化电力资源配置，实现电力网络的削峰填谷，又可以为用户节省费用，可以让用户体验更智能的居家生活。

2.2 移动巡检、基建工程实时管控业务

利用5G技术中eMBB场景的3D/超高清视频等大流量可视化移动宽带业务，实现对高压线路、管道、设备等现场巡检视频、高清拍照实时上传，能更快速、准确的发现电力线路的故障点，可提高输电线路日常巡检的效率和精度。通过在基建现场安装超高清视频采集终端设备，采用电力5G技术通道接入，把基建现场的视频数据实时上传至视频监控平台，实现基建工程现场实时管控。

2.3 电动汽车充电桩管控业务

利用电力5G技术中支持大规模物联网的mMTC业务场景，通过电力5G专网与充电运营企业的监控运营中心建立连接，实现充电设施与监控运营中心之间的快速、双向数据传输，实时监控充电桩的采集网络监控系统信息，如电压、电流、功率、开关状态等运行参数，通过远程控制充电开关和修改充电桩的参数，可以实现对位置分散、数量庞大的电动汽车充电桩远程监控和故障管理。

2.4 广告营销业务

通过电力5G专网，利用泛在电力物联网的平台推送方式，将企业广告最大化的传播给受众人群，充分利用网络大数据精准地投给那些对特定广告内容比较关注和敏感的人群，实现广告与用户的精准匹配，实现电网上下游产业公司广告营销业务。

2.5 大数据销售业务

借助电力5G专网，全面采集泛在电力物联网各类数据，形成大数据平台，通过后台大数据分析，挖掘消费者和企业的精细需求，提供消费互联网和产业互联网的数据匹配服务。通过向商家或设备厂商出售各类非涉密数据，提供数据挖掘、数据分析服务，按照客户要求提供数据定制服务或者销售经过加工的大数据处理软件，实现大数据销售业务。

3 结束语

国家电网致力于世界一流的能源互联网企业的建设，通过5G技术的低时延、高可靠、大宽带和海量接入的特点，推动电网业务实现了高质量发展，提升原有业务的服务水平并拓展出新业务模式。通过在电力业务中利用5G技术，提升了泛在电力物联网全息感知、泛在连接、融合创新的能力，进一步推动了公司“三型两网、世界一流”战略目标的实现。