基于5G移动通信技术的电力系统通信分析

唐忠杰

（广东省电信规划设计院有限公司，广东 广州 510630）

0 引 言

5G移动通信技术具有多样化特征，能实现短时间内大量数据信息的传递。为了保证电力通信系统的规范化，要整合技术要点，在实际应用中实现问题的细化，拓展技术应用领域，为电力系统全面可持续发展奠定基础。

1 5G移动通信技术概述

1.1 内涵和特点

5G是新一代信息基础设施体系中重要的组成部分，从2019年10月末开始，我国大范围推广5G套餐，并且在11月份正式上线，5G网络商用时代正式开启。相较于传统的4G技术，5G技术的速率更高，并且具有超低时延和超大连接的技术特征，能优化移动终端传输效果，并且能满足万物互联的基本需求[1]。

1.2 应用场景

正是基于5G技术的应用优势，其在各个领域内的应用范围也在扩大，建立以用户为核心的全方位信息生态系统，为用户提供更加全面的交互体验，在不同场景中发挥5G移动通信技术的优势，从而实现信息多元发展的目标。

1.2.1 eMBB场景

eMBB指增强移动宽带应用场景，在原有移动宽带业务基础上建立更新模式，从而实现用户体验性能的进一步升级。目前，eMBB场景主要涉及高清视频、虚拟现实以及增强现实等环节，能实现100 Mb/s的用户体验速率等要求，能满足500 km/h以上的移动需求。最关键的是，依托5G移动通信技术的低时延特性，建立虚拟现实沉浸式体验具有较为突出的应用优势，符合人们对超大流量以及超高速传输的要求。

1.2.2 mMTC场景

mMTC指智慧城市和智慧家居等方面的应用模式，为行业多样化和差异化发展予以支持。例如，将5G移动通信技术应用在智慧电表中，能建立更加长期的电池寿命装置应用体系，并且符合不同应用结构中物联网装置的标准[2]。

1.2.3 uRLLC场景

一般应用在AR技术或者是VR技术结构中，并且在工业控制系统、智能电网以及智能家居管理方面也有所涉及。其中，较为典型的应用模式就是工业控制，这类应用场景更加关注其低时延的敏感性，相较于以往的蜂窝移动通信技术，5G技术为基站和终端之间建立更加合理的沟通链路提供了保障。

2 电力系统中应用5G移动通信技术情况

在5G移动通信技术应用系统中，多输入多输出（Multiple Input Multiple Output，MIMO）技术是关键内容。利用可支持无线通信技术的高频传输模式，能实现合理性传输管控。若是频率参数较高，则对应能支持的应用范围更广。5G移动通信技术正是基于其高传输速率、低时延特点以及可进行同频率全双工应用模式能更好地完成信息管理，并且在电力系统中应用还能为信息传输容量的管理提供保障，支持全天候不间断通信。

2.1 物联技术

随着现代科学技术的不断发展和进步，电力通信系统也在全面升级，能实现智能设备的互联互通，并且匹配远程操作模式，打造更加合理高效的互联结构。在4G通信技术支持下，已经能实现远程智能手机连接操作家电工作或者是关闭等指令，而在5G移动通信技术体系下，能实现网络的更广、更快覆盖处理，数据流量更大，对一些较为复杂的智能设备也能实现连接管理，这对于推动物联技术应用和扩展物联网发展规模具有重要意义[3]。

2.2 智能巡检

正是基于5G移动通信技术网络传输效率较高的特征，将其应用在电力系统机房智能巡检工作中，能够监督移动终端的控制信号，并且有效转变为多元信息交互模式，维持物联基础的同时，应用AR技术方案实现多角度和多信息的管控，有效将虚拟现实套用在现实世界，以便于建立完整的信息交互控制体系。

由图1可知，应用5G移动通信技术能搭建更加合理的巡检管控模式，并且维持综合应用的效率。在应用系统中，巡检人员依据业务区域内机房巡检的基本需求，建构业务区域机房智能巡检应用控制模式，并且要充分考量电力机房中不同系统的运行特征，发挥物联网遥感监测技术和5G技术低时延以及高效率的应用优势，及时汇总采集的数据，然后交予运维人员进行数据的检索分析，从而更好地落实检修计划和维护保养工作，确保能及时排查安全隐患，提升电力系统运行的安全性[4]。

图1 系统拓扑结构

另外，现场运维人员在实际操作中若是遭遇技术难题，也能借助对应的App系统和后台人员进行交互，后台人员利用AR场景配置的AR眼镜与系统信息交互模块进行故障现场视觉情况的处理，真正意义上实现故障机体精准配件管理目标，从而将圈点数据直接和机体重合，有效指导对应故障问题的处理工作。

综上所述，在电力系统巡检工作中应用5G移动通信技术方案能实现数据自动化管理、告警信息自动化汇总以及远程专家诊断和智能控制等目标，最大程度上维持电力系统巡检工作的整体水平。

2.3 电力系统业务管理

在电力系统中应用5G移动通信技术，是将集成化业务内容和分组业务内容予以融合的重要方式，能在满足时分复用技术（Time Division Multiplexing，TDM）业务实时性需求的基础上，发挥其突发性应用好且速率高的优势，更好地处理相关服务类内容。对于电力系统而言，多数业务的通信方法都较为集中化，也就是说，主站之间要建立双向通信模式，主要是借助变电站完成转化工作。而其他的安全系统业务内容、财务管理营销内容以及信息服务内容等都会集中在分层业务项目中，按照执行站的相关要求落实自动化调度、电表管理、视频监控、集中业务处理等内容[5]。因此，应用5G移动通信技术就能搭建更加高速的传输网络，满足集中式服务大规模部署要求，配合工厂站和电力系统调度中心开展相关工作，搭建微型5G系统，从而匹配更多的业务接口完成业务规划工作。5G移动通信技术电力系统业务网如图2所示。

图2 5G移动通信技术电力系统业务网

2.4 云端技术

随着智能化时代的发展和进步，高速数据传输和管理是维持数据应用控制工作质量的重点，要结合数据应用要求落实更加合理的智能共享数据方案，确保数据信息存储和管理效果更有效。

首先，应用5G移动通信技术提升信息数据传输和存储的安全性，针对数据流予以分类监督，支持更加多元化的信息管理模式，维持综合控制效果。最关键的是，5G移动通信技术能整合对应的数据传输通道，减少时延较长造成的信息失衡[6]。

其次，5G移动通信技术的应用能搭建更加灵活可靠的信息交互平台，并且在信息管控和处理的过程中更加满足人们的个性化数据信息管理需求，匹配不同用户的特征和标准，配合云计算技术，就能实现通信服务内容的多样化目标，确保电力系统应对实时性要求的能力得以提升。

最后，云计算技术逐渐向着移动设备云发展，应用5G移动通信技术就能建立深层次互联模式，在满足多样化云设备功能需求的基础上，提升设备的运行能力，并着重分析用户的差异化需求，保证通信资源的多样化和规范化。

2.5 智能电网

智能电网中应用5G移动通信技术，主要是应用5G切片技术，为电网提供虚拟网络，减少信息传输中的延迟问题和卡顿问题，并且为实时性监督管控提供保障。例如，国家电网主要分为常规意义上的电网系统和提供数据支持的信息通信网，要想维持应用规范性，就要匹配实际应用标准，整合5G网络切片智能电网技术规范[7]。

一方面，在新能源技术全面发展的时代背景下，新能源碎片化以及季节性波动等问题也逐渐暴露出来，无形中增加了电网运行的压力。无论是输送电、退网还是能源并网，要想实现更好的运行目标，就要匹配毫秒级响应要求。而5G移动通信技术能满足相关标准，建立完整的分析机制和控制体系，从而更好地调动大数据和物联网，实现视频图像管理、环境数据管理、状态事项管理、电量负荷管理以及并网结算电量数据管理等。

另一方面，5G移动通信技术能为多元用户供需互动用电工作予以支持，打造用户业务平台、核心网设置、网络系统和基站系统等相关组成部分的融合，确保信息技术和电力系统紧密耦合且能更好地满足通信技术的应用需求，维持技术和电网深度融和处理的状态。

3 电力系统中应用5G移动通信技术的愿景

目前，5G移动通信技术在不断地摸索和拓展，相关技术方案也将实现全面升级。未来几年，5G移动通信技术向着定向波束方面发展，将天线技术和数字处理技术融合在仪器，从而在固定范围内实现数据信息和信号的终端处理，为移动设备通信环境质量的优化提供保障，减少其他因素造成的影响，确保自动站和变电站之间能够搭建更加完整且安全的信号直接传输与接收模式[8-10]。

4 结 论

5G移动通信技术在电力系统中的应用将向着更加多元的方向发展，促进电力系统全面进步，提高信息交互和数据共享的及时性，也能及时检索问题和故障，确保电力系统综合管理效果满足预期，实现经济效益、社会效益以及管理效益的和谐统一。