5G技術(shù)賦能智能電網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用實踐探究

丁智 郭釗杰 秦潔 唐論

摘要：文章以智能電網(wǎng)行業(yè)發(fā)展為研究對象，從產(chǎn)業(yè)升級的角度探討了5G技術(shù)對電網(wǎng)行業(yè)的應(yīng)用實踐。首先，對5G技術(shù)和智能電網(wǎng)的相關(guān)概念、特點等內(nèi)容進行了簡要概述。其次，結(jié)合當前我國智能電網(wǎng)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀的綜合了解，詳細介紹了5G技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用場景，如大寬帶、低延遲和廣連接等。最后，提出了推廣5G技術(shù)在智能電網(wǎng)行業(yè)中的建議。文章強調(diào)了加強對5G技術(shù)應(yīng)用和推廣的重要性，強調(diào)加快5G技術(shù)應(yīng)用標準化建設(shè)，并通過試點項目和經(jīng)驗分享來促進5G技術(shù)在智能電網(wǎng)行業(yè)中的應(yīng)用。這些舉措將為智能電網(wǎng)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供堅實的技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：5G技術(shù)；智能電網(wǎng)；應(yīng)用實踐；應(yīng)用場景；推廣建議

電網(wǎng)業(yè)務(wù)與廣大人民群眾的日常生活有著極為密切的聯(lián)系，積極開展電網(wǎng)技術(shù)升級，采用先進的5G技術(shù)來為智能電網(wǎng)行業(yè)賦能，使其在原有性能的基礎(chǔ)上具備超高寬帶、超低時延和超大連接能力。這不僅有助于推動我國電網(wǎng)行業(yè)在新時代轉(zhuǎn)型升級發(fā)展目標的實現(xiàn)，使其盡快步入智能化發(fā)展的快車道，還有助于用戶用電滿意度的大幅度提升。在新時代背景下，要按照“十四五”規(guī)劃關(guān)于建設(shè)現(xiàn)代化能源體系的重要指示，積極運用5G技術(shù)，加快電網(wǎng)行業(yè)的智能化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

一、5G技術(shù)及智能電網(wǎng)的概述

（一）5G技術(shù)的概述

5G技術(shù)是第五代移動通信技術(shù)的簡稱，經(jīng)過了1G到4G技術(shù)的發(fā)展，5G技術(shù)的優(yōu)勢在實際應(yīng)用中更加明顯，不僅能夠顯著地提高帶寬的傳輸速度，降低通信時延，而且在可靠性方面也有所保障。這些優(yōu)勢使得5G技術(shù)被廣泛應(yīng)用于智能電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展過程中，以確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定、高效、自動化、平穩(wěn)地運行。

（二）智能電網(wǎng)概述

電力系統(tǒng)作為國家重要的基礎(chǔ)設(shè)施，在建設(shè)過程中對其穩(wěn)定性、高效性、自動化程度等方面都有著更高的要求。因此，我國開始將各種高、精、尖技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)的建設(shè)過程中，進而形成了電力系統(tǒng)各部分之間的信息共享和交互，從而成功構(gòu)建了新型的智能電網(wǎng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有以下幾個重要特點：

第一，配電的自動化。智能電網(wǎng)將先進技術(shù)集成到系統(tǒng)中，利用智能終端等模塊可以自動化的感應(yīng)用戶的用電需求，并且進行自動化的配置，以高效利用電力資源。同時，智能電網(wǎng)中的各種終端設(shè)備具備自我診斷功能，可以實時分析和上報自身的運行狀態(tài)和參數(shù)。部分設(shè)備能夠自我修復(fù)，而其他設(shè)備可以自動報警并通知相關(guān)維護人員進行干預(yù)，以降低電力系統(tǒng)的故障概率，滿足用戶不斷增長的用電需求。

第二，精準地負荷控制。電力系統(tǒng)中對負荷的控制需要高度精準，電力的終端設(shè)備及時反饋運行情況，并對歷史數(shù)據(jù)進行儲存和上報，控制中心對這些數(shù)據(jù)進行分析，準確預(yù)測后續(xù)的用電情況。同時，這些計算和分析需要在短時間內(nèi)完成，以實現(xiàn)精準地負荷控制，自動完成用戶的電量使用和控制工作。

第三，智能化的指揮和調(diào)度工作。目前，智能電網(wǎng)的相關(guān)設(shè)備已經(jīng)覆蓋電力系統(tǒng)的大部分地區(qū)，這些地區(qū)能夠利用智能化的電力設(shè)備，對用戶的用電數(shù)據(jù)、電力設(shè)備運行情況等進行及時、正確地上報，從而降低檢修工作的工作量和工作難度，幫助檢修人員及時發(fā)現(xiàn)和排查故障。同時，智能電網(wǎng)還可以對某些非常見的故障進行上報，成為故障分析的典型，并在后續(xù)加入智能分析數(shù)據(jù)庫，從而有效地提高指揮和調(diào)度工作的效率。

第四，安全監(jiān)控。電力系統(tǒng)除了需要穩(wěn)定的運行環(huán)境之外，安全性也是非常重要的因素，尤其是在一些環(huán)境惡劣地區(qū)的設(shè)備機房、變電站、智能設(shè)備終端等，往往無人值守，因此必須要具有安全監(jiān)控功能，才能實現(xiàn)及時、正確地管理。智能電網(wǎng)可以通過設(shè)置監(jiān)控設(shè)施、傳感裝置等，實現(xiàn)遠程控制，及時感應(yīng)產(chǎn)生并報警安全問題，避免安全問題的擴大化，最大程度減少對電力系統(tǒng)的影響。

二、5G技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

（一）5G“大帶寬”的應(yīng)用場景

5G技術(shù)最顯著的特點是提高了帶寬的傳輸速度，進而降低信息傳輸?shù)难舆t。在智能電網(wǎng)中，5G技術(shù)的應(yīng)用主要是通過“大帶寬”的優(yōu)勢實現(xiàn)。具體來說，智能終端將收集到的信息傳送給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)通過對信息的分析給出相應(yīng)的處理信號，并將處理信號傳送回智能終端，以確保智能終端能夠及時作出反饋。5G“大帶寬”的應(yīng)用場景主要包括以下三方面：

第一，5G技術(shù)與無人機技術(shù)的結(jié)合。無人機技術(shù)可以通過對電網(wǎng)設(shè)備的巡視，確保數(shù)據(jù)能夠及時、安全、可靠地傳輸回來。這種巡視方式不僅集成了無人機技術(shù)，還包括圖像識別技術(shù)和圖像傳輸技術(shù)，能夠全方位記錄電力系統(tǒng)設(shè)備的缺陷，并提供相應(yīng)的解決策略。5G技術(shù)與無人機技術(shù)的結(jié)合能夠滿足在惡劣環(huán)境下對電力系統(tǒng)的巡檢需求，使巡檢內(nèi)容更加簡單化、智能化，降低人力投入成本，并解決了電力系統(tǒng)故障時常見的“操作難”和“分析難”的問題。

第二，5G技術(shù)與電力線路檢測的結(jié)合。為了確保電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，因此在電力系統(tǒng)中會分段設(shè)置一些監(jiān)測點，這些監(jiān)測點的數(shù)量比較多，每個監(jiān)測點的檢測結(jié)果數(shù)據(jù)量比較大，而且需要及時進行傳輸。因此，可以充分利用5G技術(shù)的“大帶寬”就有了用武之地，實現(xiàn)監(jiān)測點高清照片甚至視頻的實時回傳，并對系統(tǒng)周圍的環(huán)境進行實時傳輸，從而降低電力系統(tǒng)設(shè)備被破壞的概率。

第三，5G技術(shù)與變電站巡檢技術(shù)的結(jié)合。變電站作為智能電網(wǎng)中的重要設(shè)備，需要進行及時地巡檢。通過將5G技術(shù)的應(yīng)用，可以將變電站的巡檢工作自動化，能夠完成云端、變電站設(shè)備之間的信息傳輸與交互，并及時、全面地收集變電站的信息，確保變電站作業(yè)的穩(wěn)定開展。

（二）5G技術(shù)“低延遲”的應(yīng)用場景

“低延遲”是5G技術(shù)的重要特點，智能電網(wǎng)也對“低延遲”有著較高的要求，因此5G技術(shù)“低延遲”的應(yīng)用在智能電網(wǎng)中也非常普遍，主要包括以下幾點：

第一，5G技術(shù)與電網(wǎng)差動保護。智能電網(wǎng)中的一個重要需求就是當檢測到某個故障點時，能夠快速定位故障區(qū)間，并盡量繞過故障段，確保其他區(qū)域的正常供電。這是差動保護原理在智能電網(wǎng)中的一個重要應(yīng)用，目前將5G技術(shù)與電網(wǎng)差動保護相結(jié)合，利用其“低延遲”的特點，能夠?qū)⑿畔⒖焖龠M行傳輸，并精確判斷出故障區(qū)域，延遲基本上小于一百毫秒，能夠瞬間完成故障設(shè)備的切換，進一步縮短智能電網(wǎng)的故障時間。

第二，5G技術(shù)與精準負荷控制。智能電網(wǎng)通常會在一些終端上安裝負荷檢測裝置，這些裝置通過傳感器收集負荷數(shù)據(jù)，并通過智能終端將數(shù)據(jù)上報，控制中心在收到上報的數(shù)據(jù)后，需要快速響應(yīng)并將控制信號傳輸給智能終端，以實現(xiàn)精準負荷控制。將5G技術(shù)加入精準負荷控制場景中，能夠利用其“低延遲”的優(yōu)勢，實現(xiàn)毫秒級別的快速響應(yīng)，同時還能彌補傳統(tǒng)通信模式下延遲高、維護難、接口轉(zhuǎn)換比較多、成本較高等缺點，在降低智能電網(wǎng)維護成本的同時，提高精準負荷控制的精度和效率。

第三，5G技術(shù)與智能分布式FA的結(jié)合。在智能電網(wǎng)中，可以利用分布式FA技術(shù)實現(xiàn)故障信息與控制信息的交互，減少了中間的主站環(huán)節(jié)，進一步降低了故障的持續(xù)時間，同時，可以實現(xiàn)故障區(qū)域的隔離與非故障區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，從而提高智能電網(wǎng)的高可用性。目前，智能分布式FA技術(shù)與5G技術(shù)的結(jié)合已經(jīng)成立了部分試點，并取得了良好的效果，能夠利用5G技術(shù)“低延遲”的特點實現(xiàn)故障隔離和供電快速恢復(fù)，進一步縮小故障范圍，并將故障恢復(fù)的速度降低到秒級別。

（三）5G技術(shù)“廣連接”的應(yīng)用場景

5G技術(shù)不僅具有“大帶寬”和“低延遲”的特點，而且還具有“廣連接”的特性，為智能分布式技術(shù)的推廣和應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。目前，5G技術(shù)“廣連接”的應(yīng)用場景主要包括以下幾個方面：

第一，5G技術(shù)與分布式電源技術(shù)的結(jié)合。將分布式電源技術(shù)應(yīng)用到新能源類型的智能電網(wǎng)中，以光伏發(fā)電為例，需要對電站進行更小粒度的劃分，從而實現(xiàn)對電力輸送的精準控制。而5G技術(shù)的應(yīng)用，可以有效地實現(xiàn)電力的平滑輸送，解決了傳統(tǒng)光伏發(fā)電站電力資源輸送不穩(wěn)定的情況，已經(jīng)具備分布式電源的群體控制能力。因此，分布式電源技術(shù)與5G技術(shù)的融合，可以解決光伏發(fā)電站等新能源電力系統(tǒng)建設(shè)中的部分難題，推動新能源發(fā)電技術(shù)的進一步推廣和應(yīng)用。

第二，5G技術(shù)的“廣連接”能力，可以使得某個區(qū)域內(nèi)能夠接入更多的智能終端設(shè)備，例如智能終端監(jiān)控系統(tǒng)、倉儲設(shè)備、機器人設(shè)備等，進而實現(xiàn)對多種數(shù)據(jù)的收集和傳輸以及物質(zhì)資源的有效利用。在節(jié)約人力成本的同時，還可以提高物質(zhì)資源調(diào)度的效率，進一步降低智能電網(wǎng)的運營成本。此外，5G技術(shù)還可以與其他相關(guān)技術(shù)進行有效結(jié)合，最終實現(xiàn)智能化的物質(zhì)管控網(wǎng)絡(luò)，為5G技術(shù)與智能電網(wǎng)技術(shù)的推廣打下良好的基礎(chǔ)。

第三，5G技術(shù)與移動辦公技術(shù)的結(jié)合。移動辦公技術(shù)可以幫助工作人員擺脫時間和空間的限制，隨時隨地處理工作相關(guān)的內(nèi)容。5G技術(shù)的應(yīng)用可以使得移動辦公更加便捷，利用智慧郵箱、協(xié)同辦公等多種方式來提升移動辦公效率，同時還可以與AI技術(shù)相結(jié)合，進一步降低信息傳輸?shù)臅r延和人力成本，這也是5G技術(shù)與智能電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用方向。

三、5G技術(shù)在智能電網(wǎng)行業(yè)中的推廣建議

（一）重視5G技術(shù)的應(yīng)用和推廣

綜上所述，目前5G技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到智能電網(wǎng)的建設(shè)過程中，并且取得了良好的效果。但是，5G技術(shù)的內(nèi)容非常復(fù)雜，包羅萬象，還有很多未被發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用的優(yōu)勢，可以進一步提高智能電網(wǎng)的可靠性，降低電力設(shè)備的維護成本。因此，需要更加重視5G技術(shù)在智能電網(wǎng)領(lǐng)域的推廣和應(yīng)用。

首先，深入了解5G技術(shù)的概念及特點。5G技術(shù)是一項復(fù)雜的技術(shù)，其中包含的專業(yè)技能和應(yīng)用場景非常多。因此，為了更好地推動5G技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用，需要對5G技術(shù)進行深入地研究。例如，智能電網(wǎng)可以成立與5G技術(shù)相關(guān)的實驗室，將5G技術(shù)的優(yōu)勢與智能電網(wǎng)相結(jié)合，通過開展相關(guān)的技術(shù)實驗，收集真實、可靠的實驗數(shù)據(jù)，并推動5G技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用。同時，智能電網(wǎng)部門還可以與5G技術(shù)相關(guān)的高校進行合作，通過聘用高、精、尖類型的人才，致力于5G技術(shù)的鉆研和應(yīng)用，為后續(xù)智能電網(wǎng)的發(fā)展提供更多的技術(shù)保障。

其次，鼓勵5G技術(shù)在智能電網(wǎng)中的進一步推廣。一方面，國家需要出臺相關(guān)的政策，鼓勵5G技術(shù)與智能電網(wǎng)技術(shù)相融合，明確相關(guān)的應(yīng)用方向，在相關(guān)政策的引導(dǎo)下，促進5G技術(shù)的研究和創(chuàng)新，進一步突破技術(shù)研究中的難題，并為后續(xù)5G技術(shù)的應(yīng)用和推廣鋪平道路；另一方面，智能電網(wǎng)部門也需要提高對5G技術(shù)的重視程度，通過增加技術(shù)研究預(yù)算、鼓勵創(chuàng)新、聘用5G技術(shù)人員等方式，鼓勵5G技術(shù)與智能電網(wǎng)的發(fā)展和融合。

（二）5G技術(shù)應(yīng)用的標準化

5G技術(shù)的推廣和應(yīng)用需經(jīng)過標準化流程，使得絕大多數(shù)的應(yīng)用場景都能遵守相關(guān)的標準，避免出現(xiàn)各自為政的情況。5G技術(shù)應(yīng)用的標準化主要包括以下兩個階段：

首先，推動技術(shù)標準的形成。5G技術(shù)的推廣和應(yīng)用需要先制定相關(guān)的技術(shù)標準，進而解決不同電力設(shè)備、不同智能終端的統(tǒng)一問題，為后續(xù)的推廣和應(yīng)用掃清障礙。在制定技術(shù)標準的過程中，需要充分調(diào)研當前5G技術(shù)的內(nèi)容、發(fā)展趨勢、應(yīng)用方向、應(yīng)用范圍等內(nèi)容，使得制定的標準更加現(xiàn)實化，盡量縮短與實際應(yīng)用場景的差距，可以降低后續(xù)5G技術(shù)應(yīng)用和推廣的難度。

其次，推動技術(shù)標準的落地。技術(shù)標準被制定出來后，還需要進一步執(zhí)行和落地，從而使得5G技術(shù)能夠更好地應(yīng)用到智能電網(wǎng)的發(fā)展過程中。推動技術(shù)標準的落地是一個長期的過程，需要循序漸進地進行。一方面，針對尚未開展的智能電網(wǎng)項目，必須嚴格遵循最新的5G技術(shù)標準，并且在設(shè)計和實現(xiàn)時需要具有一定的前瞻性，為后續(xù)技術(shù)的升級換代留下足夠的空間；另一方面，在推動技術(shù)標準應(yīng)用和設(shè)備升級時，對于一些歷史遺留問題，可以采用逐步替換、分段替換等方式，避免影響電力設(shè)備的正常運行，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可用性。

（三）建立試點進行嘗試和應(yīng)用

5G技術(shù)在智能電網(wǎng)中的推廣和應(yīng)用，需要經(jīng)過實驗室理論研究的階段以及實際投入推廣兩個主要階段。在研究5G技術(shù)到達理論成熟階段之后，實驗室需要在相應(yīng)的試點區(qū)域進行應(yīng)用，如果試點階段也非常成功，就可以進一步擴大應(yīng)用的范圍，最終推動5G技術(shù)在智能電網(wǎng)中的全面應(yīng)用。建立試點進行5G技術(shù)的嘗試和應(yīng)用需要參考以下兩點：

第一，建立5G技術(shù)的應(yīng)用試點。5G技術(shù)的應(yīng)用試點是全面推廣的重要環(huán)節(jié)，一方面，在建立試點區(qū)域時，需要從大面積相似的電網(wǎng)中選擇具有代表性的區(qū)域進行試點，如目前進行中的深圳移動與深圳電網(wǎng)的合作試驗。同時，選擇的試點類型要盡量多，能夠覆蓋5G技術(shù)應(yīng)用的多種復(fù)雜場景，如5G智能電網(wǎng)廣域?qū)＞W(wǎng)、5G智能電網(wǎng)室內(nèi)深度覆蓋增強、5G智能電網(wǎng)低時延性能提升等，對于某些小范圍的特殊應(yīng)用場景可以先舍棄，在后續(xù)的應(yīng)用中再進行推廣，盡量縮短試點的實驗時長；另一方面，在應(yīng)用試點建立之后，需要對各個試點的實驗參數(shù)進行詳細記錄，并且通知電力設(shè)備的維護者、使用者，使其能夠充分了解相關(guān)實驗，避免因人為操作失誤影響實驗數(shù)據(jù)，確保實驗過程的真實性。

第二，在5G技術(shù)試點得到成熟的應(yīng)用之后，還需要進一步擴大應(yīng)用的范圍，在此階段也需要積極地收集實驗數(shù)據(jù)，持續(xù)觀察5G技術(shù)的應(yīng)用情況，當出現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)與真實應(yīng)用數(shù)據(jù)不一致時，需要詳細記錄并分析，找到問題的關(guān)鍵點，并不斷進行完善和創(chuàng)新，使得5G技術(shù)的應(yīng)用更加成熟。

四、結(jié)束語

綜上所述，5G技術(shù)賦能智能電網(wǎng)行業(yè)，符合當今國家關(guān)于建設(shè)現(xiàn)代化能源體系的目標要求。在未來的發(fā)展中，我們要在以往實踐成效的基礎(chǔ)上，繼續(xù)砥礪前行，著力于智能電網(wǎng)的技術(shù)升級工作，在對5G技術(shù)功能、潛力進行深入開發(fā)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國智能電網(wǎng)行業(yè)發(fā)展特點和需求，對5G技術(shù)進行精準布設(shè)，使之能夠全面覆蓋到電網(wǎng)的發(fā)、輸、變、配、用等各個環(huán)節(jié)。

作者單位：丁智 郭釗杰 秦潔 中國移動通信集團廣東有限公司深圳分公司

唐論 南京華蘇科技有限公司

參? 考? 文? 獻

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丁智（1974.03-），男，漢族，黑龍江克山，碩士研究生，工程師，研究方向：移動通信。