1、5G環境下差動保護在電力系統中的應用摘要：電力無線專網可以接入的電網業務主要分為電網控制類、信息采集類、 移動應用類3種，包括配電自動化、用電信息采集、分布式電源、精準負荷控制、 視頻監控、移動作業等。目前，業務最低時延要求為10ms級，單業務帶寬低于 4Mbit/s。未來，隨著能源互聯網的發展，物聯網將成為電網的基本形態，迫切 需要實現各類負荷的精準控制，適應以特高壓為骨干、各級電網協調發展的新型 電網模式；實現各級電網重要廊道的監視、巡檢，引入可視化、實時化、精益化 的新型作業方式；實現用戶雙向互動、用電精細化管理，開展基于互聯網+的新 型業務模式。目前，光纖配網差動保護采用保護專用光纜，

2、存在敷設費用高、地 下管溝資源不足等問題。如與現有配電自動化共用光纜，則存在保護兩端站點之 間多次跳纖、造成可靠性降低等問題。基于5G網絡的低時延高可靠關鍵技術， 提出了差動保護業務在5G環境下的應用，滿足差動保護對端到端通信通道 1012ms的時延要求。關鍵詞：5G環境；差動保護；電力系統 引言電力通信網絡系統是確保整個電力系統正常運行的重要組成部分，只有保證 電力通信網絡系統的正常有效工作，才能夠對各種數據信息進行有效的傳輸，因 此面對當下電力通信傳輸網絡的一些常見故障，必須要采取有效的處理措施才能 夠保證電力通信傳輸網絡的正常工作。1常見的通信網絡故障1.1網絡通訊質量不高當前，我國大多

3、數變電站的通訊所用網線為銅線，因為銅線自身屬性較 軟，極易出現斷裂的現象，并且大多數的通信線路采用的是單芯銅線，在其使用 過程中并沒有很好的抗干擾性能，在一些要求較為嚴格的場所，這種單芯銅線特 別容易受到周圍器材的信號干擾，從而對通信質量產生了極大的影響。另一方面， 我國最早建立的大多數變電站設備已經使用較長的時間了，大多進人了保養時期， 這種情況下的網絡通信設備往往不能保證傳輸過程中的穩定性，給通信網絡的安 全性帶來了極大的威脅。1.2網絡構架不夠完善經過調查研究發現，當下的電力通信網絡雖然已經建立，但是網絡構架相對 不夠合理，尤其是很多的地方電力光纜通道沒有形成一種環網，導致了通信設備 并

4、不具備安全運行的條件，最終造成了電力通信傳輸網絡的不穩定性容易出現故 障，尤其是許多串聯式的阻網通信路由方式，一旦中間的站點通信光纜或者是設 備出現了故障，將會造成整個通信網絡的中斷，影響到了信息的傳輸，造成了電 力系統無法正常有效運行。1.3通訊網絡層析劃分不明確我國的電力通訊網絡主要分為以下3個層次：第一層次，國家級以及省級的 電力網絡公司被定義為一級通訊網絡；第二層次，省級和市級的電力通訊公司及 一些相關的供電部門被定義二級通訊網絡；第三層次，主要是市一級的電力通訊 網絡。由于在電力通訊網絡的劃分過程中，省一級以及市一級的層次劃分并不明 確，導致在電力網絡線路架設的過程中規劃不夠明確，造

5、成了一部分的電力通信 線路層次不明顯，同時，對于通訊網絡的信息傳輸也有一定的影響。25G電網的業務特點智能電網是電力系統發展完善的產物，具體表現為各種先進的技術和設備被 應用于電力系統之中，比如：網絡通信技術、儲能技術和傳感技術，這些先進技 術和設備的應用，使傳統電力系統的功能愈加完善，最終構成了現代化電力系統。 電力行業將稱之為2代電力系統，亦稱電網2.0。智能電網的發展受到了國際上 的高度關注，是電力系統未來發展的方向。智能電網在信息傳輸速度和自動化程 度上有著得天獨厚的優勢，具體表現為信息通信技術和智能技術賦予了其自動化 控制功能，能夠在各個工作環節之中進行自動化控制，電網運行穩定性和效

6、率也 因此而提升。其中，電力信息通信技術在電網運行之中，起到了十分關鍵的作用， 通信技術的使用，采集電網運行數據，從而為工作人員監控電網運行狀態創造了 有利的條件。據了解得知，智能電網具有以下幾方面的特點：（1）可靠性強。 智能電網與傳統電網相比，應用了先進的科學技術，這些技術的應用，賦予其多 項功能，比如：自我診斷功能、預警功能等，故智能電網具有的非常強的可靠性， 能夠在各種環境因素的影響下，保持穩定運行的狀態。（2）兼容性和開放性強。 現階段，繼水力發電、火力發電等常規發電方式之外，太陽能光伏發電和風力發 電等可再生能源發電技術實現了快速發展，而智能電網可以將新能源發電納入到 電網之中，從

7、而提升了能源的利用效率，有助于促進電力行業的發展。35G關鍵技術的研究3.1網絡切片網絡虛擬化是在共享底層物理網絡基礎設施的基礎上，構建彼此隔離的多重 異構虛擬網絡，能夠實現動態資源分配。而面向電力物聯網的5G網絡切片技術 正需要這種動態自適應的虛擬網絡映射，其映射是通過底層鏈路監測各個虛擬網 絡的流量狀況，并根據其承載虛擬鏈路的擁塞級別和性能指標等局部信息，周期 性地重新為虛擬鏈路分配共享的底層帶寬資源，從而提高了底層網絡帶寬資源的 利用效率。借鑒網絡虛擬化的優勢，通過將復雜的實際泛在電力物聯網網絡映射 成虛擬的網絡，便于對業務指標進行分析研究。3.2多天線傳輸技術的應用多天線技術指的是通過

8、引進有源天線陣列，改善傳統網絡通信技術信號覆蓋 性不強的缺點。多天線傳輸技術所使用的天線，其總數量為128根，伴隨著科學 技術的進一步發展，天線陣列逐漸由2D變為了 3D，這樣一來，就使信號傳輸的 準確性得到了提升。該技術可明顯改善地下配電房等智能電網終端應用場景的傳 輸質量。3.3毫秒級低時延技術控制類業務是電力無線網絡中重要業務類型之一，對網絡傳輸時延、可靠性 提出了嚴苛要求。無線網絡中的時延主要包括空口時延、排隊時延、處理時延以 及重傳時延等部分。電力物聯網業務對可靠性、低時延有很高的要求，無線蜂窩 網絡的主要標準化組織3GPP也將其劃分為一個場景。針對網絡端到端通信過程 中的各部分時延

9、，為實現端到端毫秒級低延遲，需要在明確各時延的來源之后有 針對性地進行優化。電力物聯網中支持超低時延業務的關鍵技術，需要通過引入 移動邊緣計算、低時延切片等技術，研究核心側低時延網絡架構設計、移動邊緣 計算部署策略、接入側無線幀結構的定制化設計、調度策略優化，從而實現電力 物聯網端到端毫秒級超低時延。結束語研究了 5G網絡的低時延高可靠關鍵技術，并且基于5G的網絡切片、邊緣計 算、靈活回傳以及低時延技術等技術，對差動保護業務進行了研究，并設計了一 套能夠應用于配網差動保護場景下的移動邊緣計算平臺，使信息流無須回傳至5G 核心網、在網絡的邊緣就能完成信息的交互與傳輸，滿足配網差動保護對端到端 通信通道1012ms的時延要求，取代光纖通信進行配網差動保護裝置之間實時通 信，為泛在電力物聯網接入網低時延、高可靠應用場景提供解決方案，研究成果 也可推廣到高可靠、低時延其他場景應用。參考文獻孫柏林.5G技術在電力系統的應用J.電氣時代,2019(12):30-34.王宏延，顧舒嫻，完顏紹澎，于佳.5G技術在電力系統中的研究與應用J.廣東電力,2019,32(11):78-85.劉殿鋒.5G通信技術在智能電網的應用J.電子技術與軟件工程,2019(22):25-26.周曉東，王晟.淺析5G