5G时代配电网自动化的建设与运行管理

任新鑫

摘   要：经济的快速发展使我国用电量达到一个新的高度。随着总用电量的增加，对电能质量、稳定性和可靠性提出了新的要求。电气设备数量的迅速增加，对电气设备电压稳定性的要求越来越高。电能质量不平衡或不稳定，极易损坏电气设备，甚至引发火灾，这对我国供配电系统提出了新的要求。5G时代配电网自动化的建设既能提高智能设施、设备及系统的高效传送和抵抗风险的能力，降低电力能源和其他能源的消耗，又构筑起万物互联的基础设施。文章就5G时代配电网自动化的建设与运行管理进行分析。

关键词：5G时代;配电网;自动化;运行管理

5G时代的来临，使互联网技术得到飞速发展。5G时代配电网自动化能更直观、准确并迅速地进行系统报警、故障分析和停电维护指导，配电系统可借助5G技术打造智慧的数字化运维管理信息平台，既节省人力成本，又能高效地运行配电系统。基于物联网的数字化配电解决方案，结合控制技术、云计算和大数据进行分析与服务。

1    5G网络应用架构

5G技术作为4G技术的演进，利用超高频段、新型多天线、同时同频全双工、D2D、密集网络及新型网络架构实现超低时延、超高带宽、海量接入的通信网络，主要定义了增强移动宽带（Enhanced Mobile Broadband，eMBB）、海量机器类通信（massive Machine Type of Communication，mMTC）以及超高可靠与低时延通信（Ultra-reliable and Low Latency Communications，URLLC）三大应用场景。其中，eMBB场景是对已有移动通信数据业务的进一步增强，提供更高的系统速率;mMTC提供低速率、大连接业务以满足万物互联的需求;uRLLC主要面向控制等领域，提供高可靠与低时延业务能力。

演进架构及5G技术的特点主要有两个部分：核心网分离、接入网重构。5G网络架构将核心网分为核心网控制面以及分布式核心网用户面，分别提供5G核心云、5G边缘云服务。其中，5G边缘云实现无线高层协议处理、业务应用边缘侧处理，能够满足未来通信网络对于新兴业务中的视频会议、视频监控、虚拟/增强现实等对于时延敏感业务的需求。同时，结合云计算、NFV、SDN以及分布式云架构技术，通过5G核心层统一的编排使网络具备管理与协同能力，从而将网络通道按照业务特性需求，如安全性、移动性、时延和可靠性等方面，将实际物理网络划分成多个虚拟网絡，适配不同应用场景的业务应用需求。

2    加强5G时代配电网自动化的建设以及运行管理措施

2.1  利用5G技术进行配电网电流差动保护应用

根据现场部署情况，配电主站系统和配电网业务终端之间采用5G通信系统、光纤、4G无线专网或以太网方式进行数据传输。其中，作为降低停电时长、提高抢修效率的配电网电流差动保护装置，主要完成采样值和跳闸信号的传递，分布式电源的接入导致原有的配电网从单端放射式网络演变为多电源网络。不同于输电网络，配电网保护无法随网络拓扑的变化实现灵活配置。

结合5G通信网络，提出配电网电流差动保护信号同步关键技术，将配电主站、差动保护装置、配电自动化终端等进行有序串联。变电站之间的常用联络线作为配电网电流差动保护场景设计，为该线路环网柜分别配置了电流差动保护、测控装置和5G CPE通信模组。将电流差动保护以两端考虑，每个智能配电终端分别采集两侧CT的各相电流以及零序电流，各自计算被保护线路的差动电流和制动电流，并通过5G基站及核心网电力uRLLC切片，当发生区内故障时，两个智能配电终端的差动保护逻辑各自动作，保护动作出口，实现配电网电流差动保护应用。

2.2  利用5G技术推动电力无线专网全覆盖

纵观我国通信网络发展历程，不难发现，4G网络改变了2G网络时代的低效，5G时代的到来也必定给人们的生活带来颠覆性改变。通信网络速度的提升让原本不可能完成的目标变成现实，5G时代的到来更是推动了智能配电网的优化调度。5G时代下的电力无线专网相较于传统的电力光纤网络，具有高带宽、大容量、高频谱效率和安全性高的特点，在为智能配电网提供服务的同时，更是支持多项智能业务的开展，例如图像监控、应急抢险等，形成以智能配电网为主体的泛物联网系统。利用5G技术推动电力无线专网全覆盖是未来智能配电网优化调度设计的必然选择，因为智能配电网操作过程对通信的质量和速度等具有很高的要求，信息传输速度越快，智能配电网的工作质量越高。通过构建电力无线专网的全覆盖模式，能够显著提升智能配电网的接通率等，尤其是在自然灾害应急抢险过程中，更具有重要的应用价值和意义。

2.3  提升运行管理水平，保障投入产出平衡

在进行配电网自动化运行管理时，首先，保证配套的人才。其次，改善运行管理方式，运行管理方式不仅要科学高效，还要符合实际需求，例如要运用多种信息传输方式，保证在主要传输方式出现故障时，能够迅速启用备用方式。要加强各部门协作能力，增进沟通和信息反馈，提升运行管理效率。再次，在管理制度上也要进行完善。要落实责任制度，各司其职，保障配网没有管理盲区，对出现的问题有专人解决，这样也能有效降低运行管理成本，提高利润，利于企业发展。最后，要完善配套设施，加强员工对设备的操作水平，保障日常工作的稳定。

3    结语

综上所述，智能配电网优化调度设计是我国未来配电网发展的必然趋势。随着物联网技术在各个领域的广泛应用以及5G技术的应用和发展，我国智能配电网优化调度设计水平也将得到显著提升，其智能化和自动化程度也会实现跨越式发展。

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