网络信息工程2019.09

681 智能电网无线通信需求坚强智能电网建设是一项高度复杂的系统工程，包括发电、输电、变电、配电、用电、调度6个环节以及支撑各个环节的通信信息平台，南网智能电网发展规划架构体系在全面贯通的通信网络领域提出：加强信息通信基础设施建设，构建大容量、安全可靠的光纤骨干通信网，采用多种手段构建泛在的配电通信接入网，保障电网安全稳定、灵活可靠运行，满足现代能源体系建设的信息交互需要。与传统配电网相比，智能配电网技术将进一步拓展对配电网全景信息的获取能力，以坚强、可靠、通畅的实体电网架构和信息交互平台为基础，以服务生产全过程为需求，整合系统各种实时生产和运营信息，通过加强对电网业务实时动态的分析、诊断和优化，为电网运行和管理人员提供更为全面、完整和精细的配电网运营状态图，并给出相应的辅助决策支持，以及控制实施方案和应对预案，最大程度地实现更为精细、准确、及时、绩优的配电网运行和管理。在智能配电网、智能用电技术领域，国内两大电网公司优先选用光纤专网通信方式。技术形式上，主要采用无源EPON及工业以太网交换机，但在具体实施应用时智能配电网、智能用电存在较多问题：（1）业务终端节点多，位置分散；（2）通信光缆城区施工难度大，工期长，需要挖开路面或架空；（3）大量配用电终端所在地点光纤无法铺设；此时为了解决以上难点问题，通信方式只能依赖无线通信方式，无线通信是有线通信的拓展与补充，解决“最后1km”的接入问题，是快速建设电力通信专网的最佳选择。与前几代移动通信技术相比，5G具有超大带宽超高速率、高可靠超低时延、超多连接等特点，网络能力极大提升。智能电网是5G在垂直行业的典型应用之一。其中，5G“高速率”的特性可满足巡检机器人、无人机巡检、应急通信等智能电网大视频应用需求，“低时延”的优势可助力电网企业实现智能分布式配电自动化，而“广连接”则对应各类电网设备、电力终端、用电客户的通信需求爆发式增长趋势测试结果显示，在外场真实复杂的网络环境中，5G低时延特性得到了充分体现，端到端平均时延在10毫秒以内，可有效满足智能电网的差动保护、配网自动化和用电自动化需求。同时，核心网段和传输网段切片特性可满足电网的物理和逻辑隔离需求。通过对电力行业充分的需求调研、讨论和分析，从中识别并筛选出智能电网对于无线通信具有的广泛需求。具体业务需求上，主要有以下几类。（1）智能分布式配电自动化配电自动化（DistributedAutomation）是一项集计算机技术、数据传输、控制技术、现代化设备及管理于一体的综合信息管理系统，其目的是提高供电可靠性，改进电能质量，向用户提供优质服务，降低运行费用，减轻运行人员的劳动强度。（2）毫秒级精准负荷控制专变用户用电信息自动采集及有序用电管理，具有数据采集、防盗电、控制负荷等功能。带宽需求约2.4kbps。 从业务影响、用户体验等角度出发，希望尽可能做到减少对重要用户的影响，通过精准控制，优先切除可中断非重要负荷，例如电动汽车充电桩、工厂内部非连续生产的电源等。（3）用电信息采集和用户服务将通信网络延伸到用户家庭，可实现用户用电信息、电力交易信息发布及用户用电智能管理等智能电网用户服务功能。用电信息采集业务是对电力用户的用电信息进行采集、处理和实时监控的系统，实现用电信息的自动采集、计量异常监测、电能质量监测、用电分析和管理、相关信息发布、5G通信技术在智能电网的应用分析胡红明（贵州电网有限责任公司六盘水供电局，贵州六盘水，553000）摘要:本文主要围绕第5代无线通信技术在智能电网中的应用进行初步研究，从配电自动化、用户信息采集、视频监控、无线集群调度等主要方面，阐述5G在智能电网应用中的技术合理性、技术优势以及技术解决方案。关健词：智能电网；5G；无线通信 Application Analysis of 5G Communication Technology in Smart GridHu Hongming(Liupian Water Supply Bureau of Guizhou Power Grid Co.,Ltd.,Liupanshui Guangzhou,553000)Abstract:This paper focuses on the application of the 5th generation wireless communication technology in the smart grid. From the aspects of distribution automation, user information collection, video surveillance, wireless cluster scheduling, etc.,the technical feasibility of 5G in smart grid application is explained. Sex, technical advantages and technical solutions.Key words: smart grid; 5G; wireless communication网络信息工程2019.09

69分布式能源监控、智能用电设备的信息交互等功能。（4）安防/视频监控 对机房和重点设备进行实时视频监控，达到无人或少人值守，为机房和重点设备的高效管理和安全运营提供有力的保证。（5）指挥调度通信施工建设、线路巡查、设备检修和应急抢险等场景下的人员指挥调度，提供了有力的通信保障。（6）移动办公电力设备分布广泛，包括农村、山野等场所，通过智能终端无线接入，提供丰富的移动办公业务。综上所述，基于智能电网的应用场景分析可见，不同场景下的业务的要求差异较大，体现在不同的技术指标要求上。运营企业和网络设备商应针对这些行业的技术指标要求，进一步量化网络的技术指标和架构设计，包括进一步量化5G网络切片安全性要求、业务隔离要求、端到端业务时延要求，协商网络能力开放要求、网络管理界面等，以及探讨商业合作模式、未来生态环境等，提供满足电力行业多场景差异化的完整解决方案，并进行技术验证和示范。2 5G无线通信技术优势2.1 关键技术1：高频段传输高频段在移动通信中的应用是未来的发展趋势，足够量的可用带宽、小型化的天线和设备、较高的天线增益是高频段毫米波移动通信的主要优点。2.2 关键技术2：新型多天线传输 引入了有源天线阵列，基站侧可支持的协作天线数量将达到128根。此外，原来的2D天线阵列拓展成为3D天线阵列，形成新颖的3D-MIMO技术，支持多用户波束智能赋型，减少用户间干扰，结合高频段毫米波技术，将进一步改善无线信号覆盖性能，形成广覆盖。2.3 关键技术3：同时同频全双工全双工技术能够突破FDD和TDD方式的频谱资源使用限制，使得频谱资源的使用更加灵活。2.4 关键技术4：D2DD2D技术无需借助基站的帮助就能够实现通信终端之间的直接通信，拓展网络连接和接入方式。由于短距离直接通信，信道质量高，D2D能够实现较高的数据速率、较低的时延和较低的功耗；通过广泛分布的终端，能够改善覆盖，实现频谱资源的高效利用；支持更灵活的网络架构和连接方法，提升链路灵活性和网络可靠性。2.5 关键技术5：密集网络在未来的5G通信中，无线通信网络正朝着网络多元化、宽带化、综合化、智能化的方向演进。随着各种智能终端的普及，数据流量将出现井喷式的增长。未来数据业务将主要分布在室内和热点地区，这使得超密集网络成为实现未来5G的1000倍流量需求的主要手段之一。2.6 关键技术6：新型网络架构未来5G可能采用C-RAN接入网架构。C-RAN是基于集中化处理、协作式无线电和实时云计算构架的绿色无线接入网构架。C-RAN的基本思想是通过充分利用低成本高速光传输网络，直接在远端天线和集中化的中心节点间传送无线信号，以构建覆盖上百个基站服务区域，甚至上百平方公里的无线接入系统。C-RAN架构适于采用协同技术，能够减小干扰，降低功耗，提升频谱效率，同时便于实现动态使用的智能化组网，集中处理有利于降低成本，便于维护，减少运营支出。目前的研究内容包括C-RAN的架构和功能，如集中控制、基带池RRU接口定义、基于C-RAN的更紧密协作，如基站簇、虚拟小区等。3 智能电网5G通信技术解决方案在电力无线专网整体解决方案中，无线通信专网负责整个智能电网的综合业务传输。根据电力通信的特别，对于调度算法的设计应主要考虑以下因素：QoS要求：针对不同业务，需要保证的业务质量；用户的信道质量、传输质量及历史吞吐率；公平性策略：决定公平性与效率的平衡关系；可用的资源：时频资源、空域资源和功率资源；用户的业务量、系统负荷、干扰水平及干扰分布。4 5G网络切片使能智能电网从技术角度来看，5G网络切片可以满足电网核心工控类业务的连接需求。5G是新一代的无线通信技术，在设计之初就考虑物—物（机器通信）、人—物通信的场景。其超低时延、海量接入的特性可以很好地匹配电网工控类业务需求。5G网络首创的网络切片使能技术可以达到与“专网”同等级的安全和隔离性，同时相比企业自建的光纤专网，成本可以大幅降低。5G边缘计算技术通过网关分布式下沉部署，实现本地流量处理和逻辑运算，实现带宽和时延节省，从而进一步满足电网工控类业务的超低时延需求。从业务特征来看，智能电网典型业务场景可以分为两类典型的切片业务需求，分别是工业控制类业务和信息采集类业务。工业控制类业务的典型代表有配电自动化、精准负荷控制。信息采集类业务的典型代表有用电信息采集、分布式电源。5 结论本文从泛在电力物联网和智能电网建设发展业务需求，5G无线通信技术发展在智能电网中的应用进行了初步研讨分析。今后，在泛在电力物联网和智能电网的建设中，5G通信解决方案技术的应用将推动电网实现高质量发展，融合5G网络接入技术和切片技术，能有效、安全、实时推进智能电网配电用电领域测点多、频次高、低时延、复杂数据的接入要求，具有较大的优势以及广阔的应用场景，可作为智能配电网网络规划的主要选项之一。参考文献[1]刘振亚,胡学浩,等.智能电网技术[M].中国电力出版社.[2]2018年5月11日，南方电网《智能技术在生产技术领域应用路线方案》[S].