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未来5G技术在智能电网中的四大应用场景

从电流走向视角来看，电网主要包括五大环节：发电、

输电、变电、配电及用电。通过对电力行业充分的需求调研、

讨论和分析，我们从中识别并筛选出了对于无线通信具有潜

在需求，未来5G技术在智能电网中最具代表性的四大场景：

智能分布式配电自动化、毫秒级精准负荷控制、低压用电信

息采集、分布式电源。

场景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。配电自动化的发展大致可以分为三个阶段。

第一阶段是基于自动化开关设备相互配合的配电自动

化阶段，主要设备为重合器和分段器等，不需要建设通信网

络和计算机系统。其主要功能是在故障时通过自动化开关设

备相互配合实现故障隔离和健全区域恢复供电。这一阶段的

配电自动化系统局限在自动重合器和备用电源自动投入装

置。自动化程度较低，这些系统目前仍大量应用。

第二阶段的配电自动化系统是基于通信网络、馈线终

端单元和后台计算机网络的配电自动化系统，在配电网正常

运行时也能起到监视配电网运行状况和遥控改变运行方式

的作用，故障时能及时察觉。并由调度员通过遥控隔离故障

区域和恢复健全区域供电。

随着计算机技术的发展，产生了第三阶段的配电自动

化系统。它在第二阶段的配电自动化系统的基础上增加了自

动控制功能。形成了集配电网SCADA系统、配电地理信息

系统、需方管理(DSM)、调度员仿真调度、故障呼叫服务系

统和工作管理等一体化的综合自动化系统，形成了集变电所

自动化、馈线分段开关测控、电容器组调节控制、用户负荷

控制和远方抄表等系统于一体的配电网管理系统(DMS)，功

能多达140余种。现阶段的配电自动化以此为目标建设和完

善。

当前主流方案采用集中式配电自动化方案，其通信系

统主要传输数据业务，包括终端上传主站(上行方向)的遥测、

遥信信息采集业务以及主站下发终端（下行方向）的常规总

召、线路故障定位（定线、定段）隔离、恢复时的遥控命令，

上行流量大、下行流量小，主站为地市集中部署。

随着电力可靠供电要求的逐步提升，要求高可靠性供

电区域能够实现电力不间断持续供电，将事故隔离时间缩短

至毫秒级，实现区域不停电服务，则对集中式配电自动化中

的主站集中处理能力和时延等提出了更加严峻的挑战，因此

智能分布式配电自动化成为未来配网自动化发展的方向和

趋势之一。其特点在于将原来主站的处理逻辑分布式下沉到

智能配电化终端，通过各终端间的对等通信，实现智能判断、

分析、故障定位、故障隔离以及非故障区域供电恢复等操作，

从而实现故障处理过程的全自动进行，最大可能地减少故障

停电时间和范围，使配网故障处理时间从分钟级提高到毫秒

级。

场景2：毫秒级精准负荷控制

电网负荷控制主要包括调度批量负荷控制和营销负荷

控制系统两种控制模式。电网故障情况下，负荷控制主要通

过第二道防线的稳控系统紧急切除负荷，防止电网稳定破

坏；通过第三道防线的低频低压减载装置负荷减载，避免电

网崩溃；这种稳控装置集中切负荷社会影响较大，电网第三

道防线措施意味着用电负荷更大面积损失。在目前特高压交

直流电网建设过渡阶段，安全稳定控制系统依然是紧急情况

下保障电网安全的重要手段。若某馈入特高压直流发生双极

闭锁，受端电网损失功率超过一定限额，电网频率将产生严

重跌落，甚至可能导致系统频率崩溃。为确保直流故障后电

网稳定安全稳定运行，通常综合采用多直流提升、抽蓄电站

切泵等措施来平衡电网功率的缺额，但上述措施在直流严重

故障下仍不足以阻止电网的频率跌落，紧急切负荷措施依然

是必要手段。针对类似直流双极闭锁等严重故障，若采用过

传统方式以110KV负荷线路为对象，集中切除负荷的方式，

将会触发国务院599号令所规定的电力事故等级，造成较大

的社会影响。而采用基于稳控技术的精准负荷控制系统，控

制对象精准到生产企业内部的可中断负荷，既满足电网紧急

情况下的应急处置，同时仅涉及经济生活中的企业用户，且

为用户的可中断负荷，将经济损失、社会影响降至了最低，

是目前负荷控制系统的一大技术创新。