5G通信技术在配电网保护中的应用

5G通信技术在配电网保护中的应用

马超,葛圣超,赵耀旭

东方电子股份有限公司山东省烟台市 264000

摘要：在我们的现实生活中，配电网起着十分关键的作用，它是直接面向个体为电力消费者服务的，既能够从本质上提升可再生能源的消费能力，又能够确保供电的品质。在配电网的运行中，继电保护是一种很重要的安全保障，其既能对配电网中的一系列状况进行监测，又能对故障进行准确的定位隔离。本文将对5G通讯技术与电力系统的应用优势进行分析，并阐述5G通讯技术在电力系统中的优越性及在电力系统中的应用。

关键词：5G通信技术；配电网保护；5G应用

随着5G技术的来临，5G技术在配电网的保护中得到了越来越多的运用，它在提高了配电网数据传输速度的同时，还可以同步对配电网的动态运行进行实时的监测，而且能够在发生异常或故障的时候，可以非常迅速的通过5G无线通信将信息传送给决策者，或直接通过各类典型信息进行智能决策，达到故障隔离和定位的目的，这样很大程度上缩减了故障的配电网恢复正常运行的时间。

1 5G通信技术与配电网

伴随着我国几十年来经济的飞速发展，我国的互联网通信技术也经历了从无到有的发展，特别是5G技术的出现，使我国的科技发展更加靠近世界顶尖领域。5G通信凭借着精准到毫秒级的端到端高可靠低时延技术极大的提升了用户的使用范围，作为最新的蜂窝移动通信技术，5G通信技术不但能够提升移动宽带和海量连接的使用性，还能够减少延时，在与互联网相融合的过程中，真正地实现了万物互联的场景[1]。随着5G基站的广泛建设，5G网络已成功商用推广，并实现了全面覆盖，而5G技术在电力物联网中也形成了很多典型应用场景，形成良好的发展形势，给人们的用电带来很大的便利性。

2 5G通信技术在配电网保护中的优势

2.1高可靠低时延

传统移动通信技术的重点在于无线技术，而5G技术第一次提出在电网核心公共业务中应用无线蜂窝公网，并在理论上证实了其可行性。在通信中应用5G切片技术不但可以减少通信的接入成本和运营成本，与此同时还可以极大的对速率传输的指标起到提高作用。在电力系统无法正常运行的情况下，是否需要采取后续动作可以通过继电保护对时刻比较和采取两站的样本值进行判断。15ms是传统的继电保护对通信技术的要求时间，在配置合理的情况下4G网络理想的延时也仅为40ms，无法达到配电网联动的效果。为了达到通信延时的效果，就需要实现局部流量和逻辑运算的转化，通常我们会使用网络通信技术进行一系列的计算，运用分布式的下沉部署将反应时间降低至10ms以内，以达到网络延迟的最低要求。

2.2数据传输

在配电网的保护工作中，数据传输速率始终是一个很关键的环节，当配电网无法正常工作时，继电保护功能会对出现的问题进行自动分析，将问题部件的有关数据传送到相关调控系统或决策者那里，通过数据分析后，会针对问题做出相应的处理，有的问题需要更换电路插件，而有的问题通过及时处理就可以解决。想要达到以上效果，数据传输就是一个很关键的因素，所以我们更多的偏向5G通信技术的使用。而且从基站建设上进行对比，5G技术的基站建设也比4G技术的基站建设更加科学合理[2]。因此想要更好的提高数据传输的速率，就必须在配电网的保护工作中应用5G通信技术。加入了5G通信技术后，不管是对配电网的维护，或者是对其进行实时性的故障分析处理，都能够在最短的时间内获得相关的数据，通过5G通信技术在各类业务中的应用，为建设高度智能化的新型配电网提供了有效的途径和业务支持。

3 5G通信技术在配电网保护中的应用场景

3.1纵联电流差动保护

纵联电流差动保护是我国正在普遍使用的高压输电线路保护方式，它基于光纤通道的支持，其优势在于其可靠性高，且不受系统运行模式的影响。在国内，35kV以下输电线路的继电保护设备也逐步采用了光纤通道，跟随输电线路同时敷设光缆，作为保护装置间的通信介质。将5G无线通信技术应用到配电网保护中，可以减少因终端设备不够聚集进行纵联电流差动保护配置时产生的光纤线路的消耗，摆脱差动保护受制于光缆通道的问题，同时，对于电力系统的扩容、运行方式调整等情况下，也能够实现差动保护的灵活配置，这方面无线通信则具有无可比拟的优势，适用于配电网复杂的网架结构，能够满足目前配电网保护快速发展的需求。

3.2区域保护

简单的基于单端电流信息的保护是我们最常用的配电网保护配置方式，这样可以达到对于动作时间的定制和调整，而这些都要与对应的继电保护器相结合，才可以提升可靠性，从而具有一定的选择性。在简单的单端保护状态下，电路中无论是产生了区外故障还是单点信息缺失都无法进行识别和判断，这样很有可能造成大范围的停电[3]，与5G无线通信技术相结合，能够打破保护时设备数量和配电网网架结构的限制，将配电网一定区域中的多个保护终端通过5G通信链接可以达到各终端间之间的信息交流，与此同时多点信息的结合也可以通过5G通信网络达成。在配电网进行变换和运行的时候，可以对故障信息进行自动识别，哪怕在出现隔离故障的情况下，也会在停电次数、停电时间和停电范围等方面均起到减少的效果，与此同时也杜绝了大规模停电现象发生的可能性。这样不但使人们用电的安全性得到了很大的提高，还减少了电力缺失给人们的工作与生活带来的损失。

3.3在线监视

现如今我们的网络通信系统与配电网保护装置的运营要求还有一定的差异，而在今后的发展过程中，随着5G通信技术的发展和健壮，使用成本也必将降低，将配电网保护装置与5G通信技术相结合，则可以构建一种较为完备的配电网保护建设体系，从而可以对配电网中的信息进行实时监控。不但可以了解到设备的运行状态和故障发生的位置，还可以实时了解配电网的潮流、负荷、运行状态等具体信息。便于及时检出配电网的健康运行状况，推动保护工作的进行，从本质上提升了对配电网的智能感知、智能决策的能力。综上所述，5G通信技术将在今后的发展中得到更多的应用，并能够利用5G构建出一个完整的配电网监控系统，从而提升5G通信技术的整体应用效率，为广大群众提供用电保障。

3.4继电保护的移动运维

移动终端与无线网络相连接是我国配电网现如今所采用的保护运营现场，运营时的实时监控和数据传输主要通过APP进行实现。而我国当前使用的无线专网和4G网络在传输宽带上还有一定的不足，所以在实际的应用中并不能获得很好的结果，高带宽5G技术的产生完美的解决了这一问题，这也为我们日后的移动终端发展指明了路线，可以采用5G通信技术与运维主站系统相结合。如此一来，在数据传送的时候，不但能够提升传送的速度，而且还能够通过电力设备的身份信息，对设备进行识别和侦测，还能够设定与之对应的帐户管理，并对故障信息进行存储和查询，从而从本质上提升了配电网的工作效率。能够设置对应的故障报告保护装置，迅速的分析配电网中发生的故障，并对问题进行整理和记录，从而达成业务操作的完整性。

结语

总而言之，随着社会的快速发展，5G通信技术逐渐在社会中得到了广泛的应用。为了提高5G通信技术在配电网中的应用效率，需要有关部门加以重视。想要达到数据高速传输和高可靠低时延无线通道的效果就需要在配电网保护中引入5G通信技术，这一目标的实现不但需要工作人员深度认识到配电网的发展需求及方向，还需要工作人员自身掌握一定的通信技术知识。在5G技术实际应用到配电网保护的场景中时，能够灵活实现纵联电流差动保护、区域保护的配置方式，提升故障快速隔离定位，快速自愈的能力。提升供电可靠性。利用在线监视与移动运维技术，实时检测电力系统运行健康状态，及时发现系统中存在的隐患，降低事故扩大的风险。相信随着5G通信技术的不断完善发展，“5G+电力”模式，在配电网保护中能够衍生出越来越多的应用场景。

参考文献

[1]陈晓川.配电网5G通信电流差动保护技术研究[J].中国新技术新产品,2022(24):11-13.

[2]李文猛,仇勇,李朗.5G冗余双通道通信技术在配电网差动保护中的应用研究[J].宁夏电力,2022(04):48-53.

[3]蒋帅,沈冰,李仲青,刘亚东,闫周天,李岩军.5G通信技术在配电网保护中的应用探讨[J].电力信息与通信技术,2021,19(05):39-44.