5G通信和泛在电力物联网的融合发展研究

张振杰 张洁 李昱

摘 要：随着互联网技术，云计算，大数据技术的蓬勃发展，物联网技术应用也悄然兴起。由于5G通信技术的发展逐步成熟完善，以互联网、5G通信技术为基础的电力系统信息管理技术崭露头角，泛在电力物联网技术也浮出水面。本文就物联网，泛在电力物联网与5G通信的融合发展作以下探讨。

关键词：物联网;5G通信;泛在电力;融合发展

中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）07-0050-02

0引言

最近，由中国电信宣城分公司建设的我国首例特高压1100kV变电站与5G通信技术融合的泛在电力物联网应用工程在古泉换流站通过建设验收。特高压古泉直流换流站位于安徽宣城，是从新疆昌吉到安徽古泉超高压直流输电线路的古泉终点站，全长三千多公里，输送功率1200万kW，投资400亿元人民币，特高压换流站设备密集，电磁环境混乱，安全要求级别高，施工难度大，但工程技术人员克服种种困难，多次现场勘查，施工论证，实验测试等。确保了5G网络信号强度和覆盖范围符合技术设计要求。古泉5G基站和直流换流站的建成，标志着5G通信技术在电力输送工程应用得以实现，标志着5G通信技术与泛在电力物联网技术的融合发展取得了历史性的突破[1]。

1泛在电力物联网概述

物联网是互联网技术应用的延续，是利用互联网通信技术把传感器、服务器、控制器、人或物等通过网络连在一起，实现人与物、物与物通信及远程自动化控制管理，物联网核心技术有由传感器、二维码识别技术完成的感知识别技术;互联网实现的通信技术;处理器完成的数据挖掘技术和融合技术。随着社会经济的快速发展，传统电力系统管理以及运行中暴露出不少弱点。比如，为保障电网的运行安全，需要时刻控制电网电压。传统的是依靠人工控制法，在各级电网控制中心、变电站、发电厂都有时刻值班调度操作控制人员。若出现问题，逐级上报，逐级调整。耗费人力巨大，协调效果差，散、慢现象突出。2019年，国家电网总公司提出全面推进智能电网建设，智能电网是以电力网络和通信技术网络为基础，以智能控制为要件，包括电网系统的发电、输电、变电、配电、调度和用电诸多环节和电压等级，涵盖实现电力、信息和业务高度统一的一体化融合，是稳定可靠，清洁环保，高效经济，开放透明，互动互联的现代化电力网络。这就是建设泛在电力物联网的指导方针和要求[2]。

泛在电力物联网，是涵盖电力网络系统的所有人员和设备，包括电网运行过程中的各个环节。充分利用现代信息通信技术，实现电网系统运行生产过程中每个节点万物互联，人机交换。具有运行状态全部感知，状态信息高效处理，服务灵活便捷特征的电力智慧服务系统。含有感知识别层面，网络信息传输层面，数据挖掘平台层面和控制应用层面四个层次结构。通过大量的运用大数据、云计算、移动通信、人工智能、区块链和边缘计算技术，汇聚全方位资源，为规划设计，生产运营，管理经营，新业务模式拓展提供足够的数据信息服务[3-5]。

泛在电力物联网的特征是：（1）信息感知全面。传感器是电力物联网中的重要感知元件，根据电力系统的需要装配在电力网络设备的内部，实现数据信息全面感知。根据自组织协同的方法构成通信互联，达到电网系统中每个环节和周边环境数据信息的采集和处理。（2）通信模式快捷灵活，有压缩信息传递模式、有专用网络传递模式、还有多跳模式等。互联网通信链路多，可以缩短设备之间的距离，提升网络通信的灵活性。（3）智能化占比高，在泛在电力物联网络中，数据采集和传输是基本功能。比如远程智能抄表技术的开发和利用，为电力从业者提供了巨大便利，还可根据实际需求增加设计传感器对电网运转状态进行监视和控制，提升智能化水平[6]。

2泛在电力物联网与5G 通信技术融合应用技术概述

第五代通信技术简称为5G，其特点是：超宽带、超高速、低延时，将实现随时随地万物互联，人类与万物通过网络直播模式同时同步互联互通。2019年6月，工信部向中国移动，中国联通，中国电信，中国广电发放5G商用牌照，标志着我国正式进入5G商用时代，标志着国家战略竞争力的提升。5G的研发和应用给老百姓的生活带来深刻的变化。催生着电力系统信息管理技术新的技术革命[7]。

2.1性能增强优化技术

关于5G与泛在电力物联网融合应用，主要标志就是充分发挥5G优势。目前，无线通信技术和无线网络技术已经发展成熟。比如，毫米波通信技术、规模MIMO技术。

2.2开放软化技术

在5G通信網络向用户开放端口时涉及到开放软化技术。泛在电力通信网络使用SDN技术和NFV技术，突破了传统电力通信网络复杂的控制模式技术瓶颈，摆脱了对电信系统的依赖。把5G网络系统与泛在电力物联网配置融合，还要有相应的程序做技术支持。而电网用户有很大的差异化，电网电网性能也同样表现出差异化特点，比如，采集用电数据，配电保护的通信延时问题等，传统的电力通信是同样的资源在不同业务使用，无法满足用户的较高要求，若将单独资源提供给用户各种差异化服务，服务成本太高，且操作复杂。切换技术洽能克服这种难题，电网系统可根据实际需求以不同的切换技术处理差异化业务，实现量身定制、实时编排、动态管理的效果[8]。

2.3优化自控技术

以客户为中心开展深入全面的互动是电力互联的首要目标。电力用户千千万，电力系统若根据广大用户要求优化和调整电力通信网络，工作量很大，是不可能的，所以，必须在用户与电力通信网络建立信息链接，让通信网络根据用户的实际情况自行调整。5G通信网络可以及时感知用户具体需求，实时调配，具有较强的个性化特点。比如，用户在什么时间段使用什么样的电器设备，产生怎样的用电流量，通过该系统自主优化方式改进网络参量分配[9]。

3 5G通信技术与泛在电力物联网融合应用构想

首先，二网联合仿真测试，二网在运行过程中，都需要较高的安全性和可靠性。不论电力系统仿真软件的开发或者5G通信网络的技术测试都取得了一定的进步。所以，就泛在电力网络的分析与测试的实际工况与5G通信网络有必要联合仿真实验，开发出相应的仿真软件系统。其次，二网联合优化，二网的安全性和用户隐私保护，都是重要的研究课题。最后，商业模式的多样化问题，5G通信技术与泛在电力物联网的融合应用颠覆传统的商业模式。5G技术增强大量客户的统筹性，对交易成本进行科学预测[10]。

4結语

5G通信技术刚刚起步，泛在电力物联网技术才开始应用，未来人们的生活方式会发生改变，电力信息管理与通信技术会更加融合、更加优化，社会生产发展的步伐会更稳健。

参考文献

[1] 陈皓勇，李志豪，陈永波，等.基于5G的泛在电力物联网[J].电力系统保护与控制，2020，48（3）：1-8.

[2] 王宏延，顾舒娴，完颜绍澎，等.5G技术在电力系统中的研究与应用[J].广东电力，2019，32（11）：78-85.

[3] 丁伟强，黄宏波，曹静，等.面向泛在电力物联网的传输网发展分析[J].浙江电力，2019（12）：50-56.

[4] 郝方舟，孙奇珍，沈超，等.基于高维随机矩阵的配电网用户侧用电行为分析[J].广东电力，2019（11）：111-119.

[5] 邬晓韬.基于大数据技术的电网能源智能调配应用研究[J].电网与清洁能源，2019（10）：23-27.

[6] 张亚健，杨挺，孟广雨.泛在电力物联网在智能配电系统应用综述及展望[J].电力建设，2019（6）：1-12.

[7] 程子华，陈鹏良，张锐，等.基于“五位一体”的电网资产实物“ID”建设及应用[J].管理观察，2018（30）：30-32.

[8] 陶莉，刘景祥，朱小光.基于LPWAN的电力数据采集系统设计[J].电气技术，2018（8）95-100.

[9] 程琳琳.国家电网李维：5G电力切片适配电网需求，未来将继续加深合作[J].通信世界，2018（21）：35.

[10] 夏旭，朱雪田，梅承力，等.5G切片在电力物联网中的研究和实践[J].移动通信，2019（1）：63-69.

Research on the Integration of  5G Communication and Ubiquitous Power Internet of  Things

ZHANG Zhen-jie，ZHANG Jie，LI Yu

（Information and Communication Company of State Grid Xinjiang Electric Power Company， Urumqi  Xinjiang  830000）

Abstract：With the rapid development of Internet technology， cloud computing and big data technology， the application of Internet of things technology is also quietly rising. Due to the development of 5G communication technology， the power system information management technology based on Internet and 5G communication technology has emerged， and the ubiquitous power Internet of things technology has emerged. This paper discusses the integration and development of Internet of things， ubiquitous power Internet of things and 5G communication.

Key words：internet of things;5G communication;ubiquitous power;integrated development