5G技术在特高压变电中的作用.docx

? ? 5G技术在特高压变电中的作用 ? ? Summary：目前电力系统内服务于电网业务的物联网终端数量多达十几亿，同时随着大数据、5G 和人工智能等技术的发展，越来越多的新终端新应用将引入到电力物联网中，也将对电网的网络安全防护带来巨大挑战。由于特高压站点的特殊性和重要性，在基建阶段施工点多面广，安全管控压力大，人员管控难，涉及设备多，控制系统复杂，基础建设的安全、质量、进度等缺乏全面有效的监控手段。作为新型基础设施建设中的重要一环，5G起到至关重要的作用，5G系统的增强移动宽带、海量机器类通信、超可靠低时延通信三大基础能力将对业务的运营方式和作业模式起到重要影响，5G系统u RLLC场景将为电网控制类业务提供毫秒级低时延的有力保障，5G系统m MTC场景将有力支持电网信息采集类业务中海量终端汇聚后的大颗粒业务承载，5G系统e MBB场景下的高速移动宽带特性将为电网移动应用类业务提供高效可靠的系统支撑。因此，利用5G技术实现对特高压站点的基建管控和智能运维，是提高特高压站点可靠建设和高效运维的重要手段。 Keys：5G技术；特高压；变电作用 引言 电能利用是和现代人类社会息息相关的，各个国家对能源的利用和研究都十分重视，特别是今年世界形势紧张，更加体现出国家具有自给自足的能源系统有极为长远的战略意义。在智能化背景下，电力物联网的概念应运而生。电力物联网代表能源互联，具有应用便捷、信息高效处理、全面掌控的特点。在电力物联网建设过程中，可以构建出一个综合性工程的CPSSE系统，这个系统协同融合了若干学科领域的知识与理论，中文全称为“高开放性的电力数据共享服务信息物理社会系统”，该应用不仅包括计算机科学、通信学科有关知识，还包括控制工程与电气工程等学科知识理论。 1信息技术 电力物联网需要有强劲的通信技术为数据的采集、分析、收发、应用提供基础。近年来，通信领域5G技术是最为顶尖的通信技术，可以为电力物联网建设提供稳固保障。通过使用5G技术可以实现超低延迟，能够准时、精确地实现发电厂、电网、供应商与用户四者之间的信息共享，促使形成新产业模式，呈现枢纽作用。5G网络具有超大规模连接、超低延时、超高带宽的特点，与其他通信技术相比有突出的优越性。5G技术是一种新兴的信息科技，对许多行业有重大意义。运用5G技术建设电力物联网，可以全面提高运营效率，强化智能性，带动生产力提高。 2 5G技术在特高压变电中的应用 2.1 5G在配电自动化业务的适应性 传输时延是5G通信应用在配电自动化方面首先要考虑的问题。配电网覆盖范围较广，不同地区的终端通信时需要经过多个5G节点转发，同时网络空口的引入等因素都增加了信息传输过程中的时延。5G通信通过引入控制转发分离，下沉核心网，增加移动边缘计算等技术在切片网络中选择经过节点最少、效率最高的传输途径，最大程度上降低时延。其中网络切片技术实现不同业务的逻辑隔离，实现资源独占，不仅降低了通信时延，也增加了数据的安全性和可靠性［23］。在5G通信通道中，原有的数据传输模式突显不适用。在基于光纤通信的配电网中，代理之间通过GOOSE和SV报文进行事件和采样数据的传输，2种报文基于IEC61850标准，只能在开放式系统互联通信（OSI）参考模型的物理层和数据链路层进行传输，无法通过5G通信通道中位于网络层的路由。在IEC61850-90-5标准中，SV和GOOSE报文被改造成R-SV和R-GOOSE报文，采用用户数据报协议（UDP）多播实现了可路由协议，实现在5G通道中传输。但是改进后的报文使得数据包变大，增加了5G通信的传输压力和传输费用。根据IMT-2020推进组的要求，在u RLLC场景下，可以实现单个终端上下行带宽为100/50Mbit/s，端对端通信时延在10ms以内，完全满足配电自动化对通信的需求。 2.2 5G+MEC网络平台建设 通过建设5G基站，包括宏站建设和室分建设。选用独立组网（standalone，SA）架构方案，部署3个基站，新增六台AAU设备，室内部署室分设备，实现变电站范围内5G网络全覆盖。在站内建设一套MEC节点，部署5G+MEC边缘云平台。通过MEC运营支撑系统为河南电力提供MEC管控接口，电力业务数据接入至5G基站，通过承载环网传送至MEC平台，MEC的DP分流模块对业务数据进行本地拦截，送至MEC平台的变电站相关电力应用、或分流后送至变电站中控室的电力应用服务器，除基站的信令外，用户数据完全不出站点，保证了用户数据的安全私密性。同时形成变电站的本地专网建设，保证办公安全、稳定性，避免流量迂回，降低业务访问时延。 2.3智慧工地智能安全头盔场景 智能安全头盔在普通安全头盔的基础功能上,高度集成了摄像头、语音、通信模块等模块,具备音视频采集、语音交互、无线传输和人员定位等功能