5G技术

配电网是城市发展的重要基础设施和电网运行的关键结点，随着城市的大规模建设，企业的高速发展，对配电网供电的可靠性及灵活性的要求越来越高。高速发展之下智能配电网呼之欲出，智能配电网是整个电力系统对分散用户供电的连接部分，具有更高的安全性能、更强的诊断能力和自愈能力，在满足高可靠性和海量业务需求的同时，配电网及其设备的智能化发展必然与先进的通信技术密切结合。而5G技术，将是推动配电领域智能化升级与变革的关键，5G技术作为智能配电网未来发展的重要技术手段，起着至关重要的作用。那么5G技术又是如何支持和影响配电网的发展，需要我们带着前瞻的眼光和独特的思考方式去寻找答案，通过对5G技术的研究，针对配电网的发展趋势，思考和探索未来智能配电网发展的模式和方向，从而将5G技术全面应用在未来的智能配电网建设中。

针对变电站内机器人巡检、在线监测、程序化操作监控等多样化智能化业务的需求，从通信终端、网络、管理平台和网络安全四个层面提出了变电站最后一公里通信综合解决方案。构建云、管、边、端的网络架构，结合5G技术的发展应用，对比分析各类局域网无线通信技术特点，对变电站室内室外场景，高带宽、低时延和低功耗、低速率等场景采用多种通信方式，实现即插即用、边缘计算等功能，建设物联网综合管理平台对各种通信方式（WAPI、LORA、LTE_U等)包括公网(3GGG)进行端到端的管理和安全认证、智能运维、业务通道保障。

5G技术在电网中得到应用。国家电网“青豫直流工程”特高压豫南换流变电站实现了5G全覆盖，也是国内首次将5G技术用于特高压换流站基建现场。该项目搭建变电站5G专网，充分考虑前期基建和后期运行的需求，开展智慧工地、智能巡检、智能管理类系列5G应用，打造了“5G+特高压”新基建示范标杆。

介绍了南方电网公司开展5G+数字电网应用研究工作的背景及意义，分享了南方电网公司关于电力5G虚拟专网顶层设计方案以及广州南沙5G+数字电网应用示范区建设经验。他表示随着电力系统不断发展，电网状态监测与感知、系统保护与控制、用电需求侧响应等方面对信息数据的自动化、互动化、透明化要求越来越高。传统的电力通信方式面对智能电网业务承载需求存在痛点。5G技术三大应用场景和“切片技术”，能很好地满足电网业务的安全性、可靠性和灵活性需求，适配电力通信新挑战。

国网公司变电设备将逐步实现全面感知监测，但是随着变电站设备监测装置种类和数量的增多，接入网络复杂、网络全链路监测缺失等问题接踵而至，导致设备感知能力变弱、后期运维压力增大。为探索解决以上问题，德阳供电公司应用F5G技术体系建设国网首座变电站全光网络，简化网络架构，实现端到端网络通道全链路监测。本报告将简要叙述F5G全光网络的原理和优势，分析国网公司智慧物联体系（变电部分）建设的智能化需求，在此基础上，介绍国网公司首座F5G全光网络智慧变电站建设案例，及该技术在德阳供电公司变电站运维中的典型应用场景及成效，最后对F5G全光网络下一步的应用前景和发展趋势进行展望。

5G技术特性与智能电网业务需求高度契合。国网山东省电力公司推进开发5G技术和应用，建成省域5G电力示范网，形成面向智能电网的5G安全防护体系，并探索商业模式。

平台从电网李生体视角出发，基于北斗和5G技术，构建实时动态数字变电站三维模型，深度融合无人机、机器人和智能传感器等多种监测手段，汇集变电站一、二次设备运行监测数据、辅控数据及实景图像，通过精确空间坐标位置计算和空间分析AI算法，构建沉浸式、立体化、数字化全息变电站智能管控体系，实现变电站全景数据“全面感知”、设备异常“主动预警”、设备状态“智能诊断”、设备故障“精准预测”、设备巡检“机器替代”、人员行为“智能识别”及主辅设备“智能联动”的智慧管控生态圈，以数字技术助力电网业务提质增效，实现传统运检模式重大创新，全面提升运检管控的穿透力和运检工作质量与效率。平台由巡检机器人、高清摄像机及无人机等前端感知设备和远程智能巡视主机组成，其架构如图1所示。在巡视主机中部署远程巡视系统和缺陷识别算法，远程下发机器控制、巡视任务等指令开展站端设备自动联合巡检，实现实时诊断、智能分析、在线评估及精准预测。

本次能源领域5G应用典型案例征集活动聚焦6个方向，即：智能电厂+5G、智能电网+5G、智能煤炭+5G、智能油气+5G、综合能源+5G、智能制造及建造+5G，共收到198个能源领域5G应用案例，覆盖全国26个省、自治区、直辖市，以及14家能源领域、信息通信领域中央企业。经专家评审和复核，最终遴选出33个典型案例。总体来看，5G技术逐步与能源各行业融合创新发展且深度不断增加，取得了积极的示范效应。为进一步总结案例经验，我们面向《能源领域5G应用实施方案》中的6个重点方向，将33个典型案例编撰成册，形成“2022年度能源领域5G应用典型案例汇编”，以供交流与推广。

5G技术可为配网差动保护技术应用提供通信解决方案，但5G网络的时延和抖动依然不稳定，影响配网差动保护的正常工作。目前5G配网差动保护应用缺乏对端到端通信链路性能实时、精确监测的手段。文章提出一种在5G终端中对差动保护的特定报文标记时间信息进行网络性能监测的探针技术，并分别基于5G虚拟专网软切片和硬切片的组网方案，验证网络探针技术在差动保护业务中的应用可行性，为5G技术在电力业务中的广泛应用提供保障。

现有配电网呈现多分段、多分支的复杂的网架结构，同时伴随着大量分布式能源的不断接入，对系统稳定及安全带来冲击和挑战；差动保护在保护领域具有选择性的天然优势，在配电网领域中予以应用，可解决配电网越级跳闸问题。 传统方式的通信以光纤为主要载体，铺设成本较高，不便于大规模推广应用；伴随5G基础建设的大力开展，为配网自动化领域带来新的发展契机。通过充分利用5G技术的高可靠、低延迟等特点，将5G模组嵌入配网差动终端，通过“5G+北斗”的模式，实现配电终端之间的数据同步和信息交互，完成配电网多端差动和系统自愈，为能源互联网建设提供助力。