5G時代配電網(wǎng)自動化的建設(shè)與運行管理

任新鑫

摘? ?要：經(jīng)濟的快速發(fā)展使我國用電量達到一個新的高度。隨著總用電量的增加，對電能質(zhì)量、穩(wěn)定性和可靠性提出了新的要求。電氣設(shè)備數(shù)量的迅速增加，對電氣設(shè)備電壓穩(wěn)定性的要求越來越高。電能質(zhì)量不平衡或不穩(wěn)定，極易損壞電氣設(shè)備，甚至引發(fā)火災(zāi)，這對我國供配電系統(tǒng)提出了新的要求。5G時代配電網(wǎng)自動化的建設(shè)既能提高智能設(shè)施、設(shè)備及系統(tǒng)的高效傳送和抵抗風(fēng)險的能力，降低電力能源和其他能源的消耗，又構(gòu)筑起萬物互聯(lián)的基礎(chǔ)設(shè)施。文章就5G時代配電網(wǎng)自動化的建設(shè)與運行管理進行分析。

關(guān)鍵詞：5G時代;配電網(wǎng);自動化;運行管理

5G時代的來臨，使互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到飛速發(fā)展。5G時代配電網(wǎng)自動化能更直觀、準確并迅速地進行系統(tǒng)報警、故障分析和停電維護指導(dǎo)，配電系統(tǒng)可借助5G技術(shù)打造智慧的數(shù)字化運維管理信息平臺，既節(jié)省人力成本，又能高效地運行配電系統(tǒng)?；谖锫?lián)網(wǎng)的數(shù)字化配電解決方案，結(jié)合控制技術(shù)、云計算和大數(shù)據(jù)進行分析與服務(wù)。

1? ? 5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用架構(gòu)

5G技術(shù)作為4G技術(shù)的演進，利用超高頻段、新型多天線、同時同頻全雙工、D2D、密集網(wǎng)絡(luò)及新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)實現(xiàn)超低時延、超高帶寬、海量接入的通信網(wǎng)絡(luò)，主要定義了增強移動寬帶（Enhanced Mobile Broadband，eMBB）、海量機器類通信（massive Machine Type of Communication，mMTC）以及超高可靠與低時延通信（Ultra-reliable and Low Latency Communications，URLLC）三大應(yīng)用場景。其中，eMBB場景是對已有移動通信數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的進一步增強，提供更高的系統(tǒng)速率;mMTC提供低速率、大連接業(yè)務(wù)以滿足萬物互聯(lián)的需求;uRLLC主要面向控制等領(lǐng)域，提供高可靠與低時延業(yè)務(wù)能力。

演進架構(gòu)及5G技術(shù)的特點主要有兩個部分：核心網(wǎng)分離、接入網(wǎng)重構(gòu)。5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將核心網(wǎng)分為核心網(wǎng)控制面以及分布式核心網(wǎng)用戶面，分別提供5G核心云、5G邊緣云服務(wù)。其中，5G邊緣云實現(xiàn)無線高層協(xié)議處理、業(yè)務(wù)應(yīng)用邊緣側(cè)處理，能夠滿足未來通信網(wǎng)絡(luò)對于新興業(yè)務(wù)中的視頻會議、視頻監(jiān)控、虛擬/增強現(xiàn)實等對于時延敏感業(yè)務(wù)的需求。同時，結(jié)合云計算、NFV、SDN以及分布式云架構(gòu)技術(shù)，通過5G核心層統(tǒng)一的編排使網(wǎng)絡(luò)具備管理與協(xié)同能力，從而將網(wǎng)絡(luò)通道按照業(yè)務(wù)特性需求，如安全性、移動性、時延和可靠性等方面，將實際物理網(wǎng)絡(luò)劃分成多個虛擬網(wǎng)絡(luò)，適配不同應(yīng)用場景的業(yè)務(wù)應(yīng)用需求。

2? ? 加強5G時代配電網(wǎng)自動化的建設(shè)以及運行管理措施

2.1? 利用5G技術(shù)進行配電網(wǎng)電流差動保護應(yīng)用

根據(jù)現(xiàn)場部署情況，配電主站系統(tǒng)和配電網(wǎng)業(yè)務(wù)終端之間采用5G通信系統(tǒng)、光纖、4G無線專網(wǎng)或以太網(wǎng)方式進行數(shù)據(jù)傳輸。其中，作為降低停電時長、提高搶修效率的配電網(wǎng)電流差動保護裝置，主要完成采樣值和跳閘信號的傳遞，分布式電源的接入導(dǎo)致原有的配電網(wǎng)從單端放射式網(wǎng)絡(luò)演變?yōu)槎嚯娫淳W(wǎng)絡(luò)。不同于輸電網(wǎng)絡(luò)，配電網(wǎng)保護無法隨網(wǎng)絡(luò)拓撲的變化實現(xiàn)靈活配置。

結(jié)合5G通信網(wǎng)絡(luò)，提出配電網(wǎng)電流差動保護信號同步關(guān)鍵技術(shù)，將配電主站、差動保護裝置、配電自動化終端等進行有序串聯(lián)。變電站之間的常用聯(lián)絡(luò)線作為配電網(wǎng)電流差動保護場景設(shè)計，為該線路環(huán)網(wǎng)柜分別配置了電流差動保護、測控裝置和5G CPE通信模組。將電流差動保護以兩端考慮，每個智能配電終端分別采集兩側(cè)CT的各相電流以及零序電流，各自計算被保護線路的差動電流和制動電流，并通過5G基站及核心網(wǎng)電力uRLLC切片，當發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時，兩個智能配電終端的差動保護邏輯各自動作，保護動作出口，實現(xiàn)配電網(wǎng)電流差動保護應(yīng)用。

2.2? 利用5G技術(shù)推動電力無線專網(wǎng)全覆蓋

縱觀我國通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷程，不難發(fā)現(xiàn)，4G網(wǎng)絡(luò)改變了2G網(wǎng)絡(luò)時代的低效，5G時代的到來也必定給人們的生活帶來顛覆性改變。通信網(wǎng)絡(luò)速度的提升讓原本不可能完成的目標變成現(xiàn)實，5G時代的到來更是推動了智能配電網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度。5G時代下的電力無線專網(wǎng)相較于傳統(tǒng)的電力光纖網(wǎng)絡(luò)，具有高帶寬、大容量、高頻譜效率和安全性高的特點，在為智能配電網(wǎng)提供服務(wù)的同時，更是支持多項智能業(yè)務(wù)的開展，例如圖像監(jiān)控、應(yīng)急搶險等，形成以智能配電網(wǎng)為主體的泛物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。利用5G技術(shù)推動電力無線專網(wǎng)全覆蓋是未來智能配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度設(shè)計的必然選擇，因為智能配電網(wǎng)操作過程對通信的質(zhì)量和速度等具有很高的要求，信息傳輸速度越快，智能配電網(wǎng)的工作質(zhì)量越高。通過構(gòu)建電力無線專網(wǎng)的全覆蓋模式，能夠顯著提升智能配電網(wǎng)的接通率等，尤其是在自然災(zāi)害應(yīng)急搶險過程中，更具有重要的應(yīng)用價值和意義。

2.3? 提升運行管理水平，保障投入產(chǎn)出平衡

在進行配電網(wǎng)自動化運行管理時，首先，保證配套的人才。其次，改善運行管理方式，運行管理方式不僅要科學(xué)高效，還要符合實際需求，例如要運用多種信息傳輸方式，保證在主要傳輸方式出現(xiàn)故障時，能夠迅速啟用備用方式。要加強各部門協(xié)作能力，增進溝通和信息反饋，提升運行管理效率。再次，在管理制度上也要進行完善。要落實責(zé)任制度，各司其職，保障配網(wǎng)沒有管理盲區(qū)，對出現(xiàn)的問題有專人解決，這樣也能有效降低運行管理成本，提高利潤，利于企業(yè)發(fā)展。最后，要完善配套設(shè)施，加強員工對設(shè)備的操作水平，保障日常工作的穩(wěn)定。

3? ? 結(jié)語

綜上所述，智能配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度設(shè)計是我國未來配電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用以及5G技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，我國智能配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度設(shè)計水平也將得到顯著提升，其智能化和自動化程度也會實現(xiàn)跨越式發(fā)展。

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