5G移动通信技术在电力通信中的应用探索

■国网四川省电力公司：聂鹏；四川世纪星通科技有限公司：向运华

5G移动通信技术是移动通信技术不断推进的第5代通信技术，其呈现出了十分明显的技术优势，不仅可以被运用到不同的交互场景中，同时还能够促进高速传输任务的高效落实，全方位满足人们对信息传输速率、传输量、信息延时的多元化需求。但由于目前5G移动通信技术的部署正在大规模实施，而5G技术的应用和成熟业务使用时间尚短，为了能够进一步提升其使用效果，在提高无线通信速度和低延时的基础之上保证系统运行的稳定性与可靠性，则要从实际情况出发，对5G移动通信技术的应用现状展开分析，逐步细化应用实践中所存在的诸多不足，以此来拓宽其未来的发展路径。

1.5G移动通信技术概述

在当前的社会发展背景下，随着我国科技实力的不断增强，通信技术的发展速度也在随之加快，智能化、信息化已经成为各个行业通用的发展方向。而5G移动通信则是移动通信技术的第5代通信技术，相较于之前的2G、3G、4G而言，5G移动通信技术呈现了十分明显的优势，不仅可以大幅度增加网络带宽，同时还有更快的速度、更低的延时，支持更多终端的链接。例如，5G移动通信技术的数据吞吐量是其他通信技术所无法比拟的，即使当前的数据网络通信处于繁忙状态，5G通信技术的信息传输速度也不会受到影响，可以满足不同场景下不同用户群体的使用需求。截至目前为止，5G移动通信技术已经被广泛应用到了移动电子设备中，并逐渐成为了人们日常生活中不可或缺的一部分。从另一个层面加以分析，5G移动通信技术也有了更为优秀的网络兼容性特点，在包括自动化电力设备的多项联网设备中均能发挥作用。

另外，当前5G无线通信技术的传输带宽有了明显提升，而高速传输、低延时则是其中的核心组成要素。信息传输频率的越高，则代表着带宽越宽，传统模式下的无线网络频率在使用中存在着很多弊端，其中最为明显的即为频谱带宽不足，将会导致部分带宽不具备传输支持条件。随着移动通信技术的不断发展，虽然衍生出了高频电波频带，但同时也存在着一些有待提高的地方，传输距离受限，容易受到障碍物遮挡的干扰等。而5G移动通信技术的出现则可以有效解决上述弊端，5G技术能够同步应用多输出与多输入技术，运用足够数量的天线来实现同步联动，并朝向指定方向来精准发射电波。随着5G技术的日益成熟，将会更为合理、高效的应用高频电波，精准弥补传统模式下的传输距离受限与易损耗问题。

2.5G移动通信技术在电网中的应用

2.1 物联技术

在当前的信息时代背景下，几乎每个现代人的日常生活都离不开信息技术的支持，很多电子设备都可以利用移动通信技术来实现在线连接，使用者只需要在电子设备中下载相关的应用程序，即可实现远程智能操控，这为现代人的日常生活、生产以及学习任务创造出了诸多便利。例如，4G移动通信技术能够将家庭场景中的各种电子设备与智能手机相关联，使用者可以在手机中远程各种家电的使用，根据自己的需求来进行智能化操作。但此项技术目前仅限于部分使用，整体日常使用体验都无法媲美Wi-Fi技术，其主要是由于4G移动通信技术的仍然无法支持更为复杂、更为智能化大数据量的连接场景。但5G技术的出现则开辟出了一个崭新的时代，相较于4G技术和Wi-Fi技术而言，5G技术的覆盖面积更广，速度更快，数据的带宽也更大，通信容量更多，可以为物联技术在不同场景中的应用创造出更多的可能性。

近年电力中的物联网系统应用十分普遍，从“发、输、变、配、用”各个阶段都存在，特别是在配电和用电极其重要。目前的配网大多是采用数传电台方式传输，其缺点十分明显就是需要单独部署，系统延时较大，时效性不好。数传电台频率容易受到干扰，数据安全性不足。另外用电环节因为数量众多，分布广泛，原有的通信技术十分棘手，又由于智慧电网、充电桩等大量普及，4G网络根本无法胜任大规模的接入，只能采用各种技术手段结合进行部署，大大地增加系统冗余过程和故障率。而5G移动通信技术在物联中的应用作用具体表现为以下几个方面：首先，5G移动通信技术可以有效拓宽物联网的连接规模，在5G技术的支持下，物联网络的覆盖范围会得到进一步扩大，所产生的流量消耗也会有效降低，这在很大程度上降低了物联网络的建设与运营成本；其次，5G技术还可以实现关键任务之间的相互关联，有效提升通信水平与通信质量。目前，5G技术已经在多项行业领域中发挥出了出色表现，例如交通运输、工业生产以及自动化生产等，保证生产效率的同时降低生产质量，使得相关企业的经济效益得以有效提升。未来5G移动通信技术电力中“发、输、变、配、用”物联网应用必不可少。

2.2 智能电网

随着智能电网深入推进，“智能电网”不单是指电网的输电线路、变电站、变压器等组成的网络，不只是将电力从发电厂输送到您的家庭或企业的固有系统。智能电网是将由控件、计算机、自动化以及新技术和设备组成，具有整个大电力网的自动化态势感知，智能化调度控制，预测性调整建议的综合性系统。

在智能电网中，要求拥有自愈能力能够自动检测和响应电网问题，并确保在出现问题后快速恢复。因此电力传输和数据的双向流动是智能电网的基本特点，能够将整个电网的上下游的信息和数据实时有效的传递各方十分重要。而传统的网络技术往往信息传输十分有限，用户企业和发电企业数据没法贡献，施工计划和发电计划没有关联。而5G移动通信技术正因为其优秀的性能，能够实现所有的数据接入传输，实现所有的数据上云端大脑，5G通信技术充当智能电网的神经，让整个电网更加“聪明”。

为了实现国家碳中和的目标，国内电力能源中的再生能源、清洁能源比例会逐渐加大，而此类能源拥有先天的不足，例如：风能为清洁能源，其储量大、分布广，但它的能量密度低，并且不稳定，无法像火电水电全天24小时都有。此类能源的比例增大进一步需要智能电网的传输神经多样和及时，通过5G技术的快速传输低延时高容量，能够将所需要的数据都汇总到智能电网云端，实现实时的反馈机制，有限保证电网安全。

2.3 线路及杆塔监控通信

电网线路监控一直以来都是电力传输的重点工作，线路、杆塔数量多区域广，原来的技术手段通信能力有限、稳定差。而5G移动通信技术覆盖广、通信能力强、稳定性好。针对复杂地区环境有MIMO技术，能够做到关注重点区域，MIMO技术所指的即为多输入与多输出技术，简单一些解释，MIMO技术的主要工作原理是，利用多个天线来同步完成电波传输工作。事实上，MIMO技术就是5G移动通信技术的核心所在，在具体的应用实践中，所要联动的天线数量较多，基本在数十个与数百个不等。在如此多数量天线的联动下，即可让波束完成定向传输任务。随着MIMO技术的高效普及，高频电波的应用范围也得到了进一步扩大。在绝大多数情况下，5G技术所应用到的电波频率要远高于其他通信技术，但由于受到传输距离的限制，因此会阻碍5G技术在某些应用场景中的作用发挥。MIMO技术的出现可以在更大的范围内实现电磁波的定向发送，保证电波传输效率的同时，减少各个移动终端之间的能量消耗，不需要再额外考虑距离限制。

5G移动通信技术部署和发展，能够有限解决现有线路及铁塔监控通信接入问题，实现实时的高码率视频数据、低延时的监控传感器数据、气象数据、环境数据的传输接入。

2.4 电力抢修

原有的电力系统信息技术大部分采用串口协议等窄带通信方式对设备进行监测，只能对系统设备的重要参数进行监控，不能实时监控设备的所以内容。如果系统中的设备发生故障，只能通过监控设备的数据信息进行推测故障情况，无法直观地实现整个系统的监控。限于技术原因4G时代也采用了现场视频实时监控来解决上述问题，但是4G传输速度、带宽容量都不能满足全程高清图传的传输处理，画面质量模糊、延时较大，差强人意。

随着技术的不断发展，现如今5G传输带宽是4G技术的20倍以上，5G技术的通信技术已经能够达到10Gb/s。5G技术的拥有更低延时，更大的容量、更高的带宽，能够实现高清视频的实时传输处理。在电力抢修过程中现场维修人员通过5G技术和后方指挥中心，保障前后方联动。通过5G布控点能够准确地锁定突发事故的所处部位，配合数据采集同步生成配电网全景图，辅助维修人员及时完成抢修工作，让电力系统可以尽快恢复到正常状态。其次，由于电力通信系统中的电力设备在经过长时间使用后，难以避免的会出现零件磨损或其他故障问题，通过5G技术，快速了解系统的基本情况，可以让抢修人员在作业现场高效落实抢修方案，组织抢修工作，并能将抢修方案快速共享给相关的工作人员，大幅度提高抢修现场的沟通效率。

2.5 应急指挥

除去上文中所提及的几点技术要点之外，5G技术还可以在被应用电力应急通信系统中。当发生重大事件时通过5G技术将现场的情况传回指挥中心，利用5G技术的大容量实现多点布控实现全方位采集，结构无人机技术，将应急现场的视频信息数据、红外采集数据、GIS地图数据、现场作业调度信息等整合联动，实现整个应急指挥工作前后方一体化，数据快速同步，将所有信息精准的下放到每一个应急救援参与中的人手中，通过将5G技术应用于应急场景中，不仅可以更为快速进行应急通信，而且能够协助救援调度，让整个应急事件得到快速解决。

3.5G移动通信技术的发展前景

3.1 5G专网定向性波束的合理化分布

5G移动通信技术的应用原理是，利用波束使得移动终端朝向另一个方向来完成信号传输，以此来保证信息传输的稳定性与高效性。从另一个方面加以分析，如果想要保证5G移动通信技术的顺利应用，则要确保移动终端不得接收不具备关联性的电波，以此来有效避免其他电波对于移动终端带来负面干扰。在未来的发展中，应当加大对定向波束的研究力度，使其能够被更为合理地分布到变电站的通道内，并结合以往的实践经验来制定出行之有效的自动化泵站管理方案，使其能够一直保持良好的运行状态。

3.2 5G专网接入兼容性的合理优化

就目前来看，我国的网络通信技术发展水平虽然已经达到了一个相对成熟的标准，但整体的兼容性仍然有待提升。其中的部分通信技术可以实现兼容，但普及范围远远不够。在日后，通过提高5G专网减少接入网络兼容性，一方面能够扩大5G移动通信技术的应用范围，使其能够在不同类型的电力设备中发挥功用；另一方面则可以促进不同类型网络之间的高效通信，减少网络技术类型，实现多种数据、系统、设备都能够使用5G技术接入传输。降低后期的运营与维护成本，缓解使用者的经济压力。

4.结束语

综上所述，在当前的时代背景下，电力通信系统正在经历着一次又一次的更新与升级。通过对5G技术在电力通信系统中的应用优势与应用要点展开分析，将更加有利于发现此项技术的不足之处，并更为精准且全面的剖析电力通信系统当前的运行现状，在日后找到适合的改进方向。相信在不久的将来，5G技术一定能够在多个领域中大放异彩，为电力通信质量的稳步提高提供强大的动力支持，让现代人的日常生活变得更加舒适便利，推动我国社会经济的稳步发展。