摘要：物聯(lián)網(wǎng)的概念最早由麻省理工學(xué)院(MIT)學(xué)者于1999年提出，它是指通過信息傳感設(shè)備實(shí)現(xiàn)“物物相連”的互聯(lián)網(wǎng)，即把所有物品通過射頻識(shí)別等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的智能化識(shí)別和管理功能。本文對(duì)5G通信技術(shù)在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用進(jìn)行分析，以供參考。

　　關(guān)鍵詞：5G時(shí)代;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);電力系統(tǒng)

　　引言

　　能源互聯(lián)是未來的發(fā)展趨勢(shì)，而泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)的重要途徑，建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)迫在眉睫。我國電力系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了重要節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)連接，但仍有大量的用戶側(cè)數(shù)據(jù)和邊緣數(shù)據(jù)尚未得到采集與應(yīng)用，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)將對(duì)上述海量邊緣數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與分析、實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)互聯(lián)互通，大力提升數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、獲取的能力，對(duì)電力通信技術(shù)提出更高的要求。

　　1我國電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展概況

　　1.1電力物聯(lián)網(wǎng)基本框架

　　電力物聯(lián)網(wǎng)分感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層。感知層通過傳感器、無線射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)、北斗系統(tǒng)、計(jì)量裝置、各種智能終端、機(jī)器人、視頻裝置等測(cè)量、感知電網(wǎng)輸電線路狀態(tài)、變壓器狀態(tài)等電網(wǎng)信息。網(wǎng)絡(luò)層通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，采用無線通信、光纖通信、衛(wèi)星通信或者電信運(yùn)營商通信等手段將信息送到應(yīng)用層。應(yīng)用層進(jìn)行信息處理、數(shù)據(jù)匯聚、數(shù)據(jù)挖掘、應(yīng)用集成，實(shí)現(xiàn)智能用電、智能變電、智能配電、智能巡檢、智能家居等智能系統(tǒng)的應(yīng)用。數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)從“端”到“網(wǎng)”再到“云”的傳輸與交互。

　　1.2電力物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)展望

　　(1)智能感知技術(shù)。對(duì)電網(wǎng)的精準(zhǔn)感知控制需要實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、資產(chǎn)等的全面感知，這要求電網(wǎng)具備先進(jìn)的感知技術(shù)、邊緣智能技術(shù)、安全連接技術(shù)、微源取能技術(shù)等。(2)邊緣計(jì)算技術(shù)。邊緣計(jì)算技術(shù)可以滿足終端的實(shí)時(shí)需求，在終端附近對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)反映，減少帶寬成本，減少響應(yīng)時(shí)間，還可以降低系統(tǒng)資源成本，提高終端智能水平。邊緣計(jì)算還有利于實(shí)現(xiàn)冗余計(jì)算、區(qū)塊鏈算法、優(yōu)化算法等。(3)云計(jì)算技術(shù)及云平臺(tái)。電網(wǎng)一體化平臺(tái)、協(xié)同技術(shù)等都需要云計(jì)算、云平臺(tái)做依托。(4)人工智能。機(jī)器學(xué)習(xí)、圖像識(shí)別、智能機(jī)器人等人工智能，對(duì)電網(wǎng)控制算法優(yōu)化、安全控制、安全生產(chǎn)、巡檢等都具有十分重要的意義。

　　2現(xiàn)狀

　　目前，我國泛在電力物聯(lián)網(wǎng)正處于積極建設(shè)階段，其兩個(gè)戰(zhàn)略安排分別為：計(jì)劃于2021年和2024年初步建成和建成泛在電力物聯(lián)網(wǎng)。雖具有非常良好的應(yīng)用價(jià)值和前景，但也加大了其智能化與信息化提升難度，具體表現(xiàn)為：一是信息安全。海量數(shù)據(jù)采集后需借助通信技術(shù)傳輸至統(tǒng)一平臺(tái)進(jìn)行處理和分析，此過程既要確保數(shù)據(jù)可以全部快速傳輸至平臺(tái)，又要保證傳輸過程不受網(wǎng)絡(luò)安全漏洞、攻擊的影響，以防數(shù)據(jù)丟失或泄露，對(duì)信息安全技術(shù)要求極高。二是業(yè)務(wù)壁壘。電力企業(yè)檢修、調(diào)度、營銷、財(cái)務(wù)等各業(yè)務(wù)部門都有獨(dú)立的系統(tǒng)，業(yè)務(wù)壁壘較難打破，一定程度上加大了數(shù)據(jù)集中處理分析、減少信息冗余的難度。三是數(shù)據(jù)分析。

　　3 5G的性能特點(diǎn)

　　與4G相比，5G在8個(gè)方面的性能指標(biāo)都更為優(yōu)越:1)移動(dòng)性，指在滿足一定系統(tǒng)性能的前提下，通信雙方最大相對(duì)移動(dòng)速度。4G最高移動(dòng)速率是350km/h，5G為500km/h，可以滿足一些高速移動(dòng)業(yè)務(wù)需求。2)時(shí)延，指發(fā)送端到接收端接收數(shù)據(jù)之間的間隔。4G空口時(shí)延在10ms左右，5G僅為1ms，為系統(tǒng)及時(shí)靈活響應(yīng)各種變化提供有力支撐。3)用戶體驗(yàn)速率，指在覆蓋區(qū)域內(nèi)，用戶或設(shè)備所能達(dá)到的實(shí)際速率。

　　4G網(wǎng)絡(luò)下用戶體驗(yàn)速率為10Mbps，而5G網(wǎng)絡(luò)下為100Mbps，相比于4G提升較為明顯。4)峰值速率，指用戶可以獲得的最大業(yè)務(wù)速率。4G峰值速率為1Gbps，5G為20Gbps，5G可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)要求很高的業(yè)務(wù)進(jìn)行推廣。5)連接密度，指單位面積可以連接的設(shè)備數(shù)量。4G每平方千米可連接10萬個(gè)設(shè)備，5G可連接100萬個(gè)設(shè)備，5G可有效滿足泛在電力物聯(lián)網(wǎng)海量接入要求。

　　6)單位面積容量，指服務(wù)區(qū)域內(nèi)全部流量總和。4G單位面積容量為每平方米0.1Mbps，5G為每平方米10Mbps。7)帶寬，指單位時(shí)間內(nèi)可以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。4G網(wǎng)絡(luò)帶寬為20MHz，5G網(wǎng)絡(luò)帶寬為100MHz，5G有更好的信息傳輸能力，可以承載大帶寬業(yè)務(wù)。8)網(wǎng)絡(luò)能效，指每消耗單位能量可以傳送的數(shù)據(jù)量。5G網(wǎng)絡(luò)能效是4G的100倍，能耗更低，在同等能耗下可以傳輸更多的數(shù)據(jù)信息。

　　4支撐泛在電力物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行的技術(shù)關(guān)鍵

　　對(duì)性能的增強(qiáng)，5G通信技術(shù)與泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合應(yīng)用較之傳統(tǒng)無線通信技術(shù)而言，具有較高的性能指標(biāo)，主要依賴于5G通信性能增強(qiáng)技術(shù)的發(fā)揮，即無線通信技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。現(xiàn)階段，性能增強(qiáng)技術(shù)已經(jīng)成為5G通信的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)且正處于不斷發(fā)展的過程中，例如大規(guī)模MIMO技術(shù)、毫米波通信技術(shù)等，其中也存在部分技術(shù)在發(fā)展過程中遭遇技術(shù)瓶頸，從而抑制其發(fā)展，例如D2D通信技術(shù)存在信號(hào)干擾問題、全雙工技術(shù)自干擾輕易消除問題等[1]。

　　5基于5G的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

　　融合5G的地下廠房深度覆蓋技術(shù)從帶寬、速率、時(shí)延、可靠性等多個(gè)維度對(duì)電網(wǎng)各無線通信應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行分析，滿足各通信性能指標(biāo)要求，減少地下廠房無線網(wǎng)絡(luò)受“巖體吸收”效應(yīng)和無線電駐波抵消效應(yīng)的影響，從而減少信號(hào)覆蓋盲區(qū)，現(xiàn)深度覆蓋。該技術(shù)主要應(yīng)用于平均電場(chǎng)強(qiáng)度2845V/m和平均磁場(chǎng)強(qiáng)度6μT的輻射環(huán)境下的電廠生產(chǎn)控制、信息管理、精準(zhǔn)控制、應(yīng)急通信等業(yè)務(wù)。

　　6 5G通信技術(shù)在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用分析與展望

　　6.1聯(lián)合仿真

　　電力仿真作為電力系統(tǒng)分析過程中的重要手段，是判斷電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、電網(wǎng)運(yùn)行方案安全性與可靠性的關(guān)鍵�，F(xiàn)階段，國內(nèi)外不少廠家開發(fā)了使用于不同應(yīng)用的、多元化的電力系統(tǒng)仿真軟件，例如：OPNET，其主要運(yùn)用于通信領(lǐng)域，即在保障通信系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性的同時(shí)，對(duì)系統(tǒng)規(guī)劃及運(yùn)行進(jìn)行仿真分析。

　　隨著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，也將成為與電力網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò)深度耦合的電力系統(tǒng)，而5G通信網(wǎng)絡(luò)與電力網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合仿真是對(duì)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行有效分析的關(guān)鍵[2]。為此，開發(fā)新型的聯(lián)合仿真方法、仿真軟件，研究不同的仿真軟件接口，是5G通信技術(shù)在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)以及整個(gè)電力系統(tǒng)中應(yīng)用的必然。

　　6.2安全隱私

　　安全隱私問題是信息時(shí)代常見且較為關(guān)鍵的問題，5G通信技術(shù)一定程度上降低了信息安全隱患，但萬物互聯(lián)的實(shí)現(xiàn)卻為通信安全帶來了巨大的挑戰(zhàn)。安全與隱私作為影響泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵因素，能夠直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)乃至電力企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。因此，需要為電力系統(tǒng)中的相關(guān)數(shù)據(jù)設(shè)置保密級(jí)別或者設(shè)置不同的數(shù)據(jù)獲取權(quán)限，在保護(hù)各個(gè)對(duì)象安全與隱私的前提之下進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

　　電力論文投稿期刊：南方電網(wǎng)技術(shù)(雙月刊)創(chuàng)刊于2007年，是由中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司主管，南方電網(wǎng)技術(shù)研究中心主辦的國內(nèi)外公開發(fā)行的技術(shù)類科技期刊，主要刊登電力系統(tǒng)的科研、規(guī)劃、基建、生產(chǎn)運(yùn)行和維護(hù)等方面的成果、經(jīng)驗(yàn)和動(dòng)態(tài)，發(fā)行數(shù)量8000份以上。

　　結(jié)束語

　　綜上所述，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)以信息化、數(shù)字化、智能化為傳統(tǒng)變電站賦能，使得變電站運(yùn)行呈現(xiàn)出全息感知、泛在連接、開放共享、融合創(chuàng)新的新特征。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]趙宏大,5G通信技術(shù)在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用[J].南方電網(wǎng)技術(shù),2019,14(08):9-17.

　　[2]周峰,泛在電力物聯(lián)網(wǎng)智能感知關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展思路[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),2019,40(01):70-82+375.

　　[3]楊挺,泛在電力物聯(lián)網(wǎng)釋義與研究展望[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2019,43(13):9-20+53.

　　[4]楊東升,泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用前景[J].發(fā)電技術(shù),2018,40(02):107-114.

　　[5]胡畔.泛在電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展建議及關(guān)鍵技術(shù)展望[J].湖北電力,2018,43(01):1-9.

　　作者：袁鵬飛