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摘要：近些年，随着社会的快速发展，我国的科学技术迅速进步，目前，在大规模分布式发电和储能的接入下，能源行业结构不断调整。能源互联网和泛在电力物联网的概念相继被提出，要实现电力系统数据的泛在连接，电网建设进入新阶段。5G技术飞速发展，有着带宽更大、传输速率更高、时延更低的特点，与泛在电力物联网网络层的建设紧密结合。介绍了泛在电力物联网的概念，结合5G技术的关键技术和特点，探讨5G在泛在电力物联网中的应用场景。最后指出了基于5G的泛在电力物联网面临的安全性挑战和未来发展方向。
关键词：泛在电力物联网；5G
引言
随着我国各方面的不断发展，尤其是经济的发展，对电力的需求也越来越高，电网的建设也不断增加，供电系统也面临巨大的挑战。电力新技术作为电力系统的着重发展部分，其高效，安全的运行显得尤为重要。而泛在电力物联网和5G也是最重要的一个环节。在实现智慧服务、精准对接和新业务、新业态和新模式中面对不同的问题需要不同的解决方案，能保证新业务、新业态和新模式，扩大能源互联网生态圈，主动对接地方经济发展，建设一站式服务平台，打造利益共同体。同样，5G技术的发展将使配网系统朝着更加安全，高效的方向前进。本文从泛在电力物联网、5G和两者结合等方面介绍了电网新技术的高效精准便利性。
1泛在电力物联网的概念和建设意义
泛在电力物联网是指围绕电力系统各环节，充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术、先进通信技术，实现电力系统各环节万物互联、人机交互，具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧服务系统，主要包含感知层、网络层、平台层、应用层4层结构。建设泛在电力物联网在技术和业务2个方面具有重大意义。从技术方面讲，建设泛在电力物联网能够推动电网和互联网的深度融合，把大数据和人工智能等先进技术手段应用到传统电网中去，实现传统行业与新兴技术相结合，从而更有效率地进行能源分配，避免浪费，并从整体上促进中国电力行业提高相关技术水平，在技术上追赶乃至超越世界先进电力企业。从业务方面讲，建设泛在电力物联网是国家电网公司的战略性调整，由自然垄断走向市场化，激发企业活力，以“坚强+智能”构建能源互联网企业的核心竞争力。在坚守原本业务的基础上，建设一个完整的以电力为核心的平台，拓展业务并形成生态圈，提供完整的、综合的电力相关服务。
2 5G关键技术
5G通信技术的关键技术主要体现在无线技术和网络技术两个方面。大规模多天线技术是一种多入多出（Multiple-InMultipleout，MIMO）的通信技术，在无线技术领域有着重要地位。由通信理论可知，在传输过程中增加越多的天线，会极大地增强频谱效率和可靠性。但由于多天线所需的空间大、实现技术复杂等原因，MIMO系统的最佳天线位置，也需要研究人员去探寻。在5G系统里，有着多种无线接入技术，如5G，4G，LTE等，一个超密集组网通过增加基站密度可极大提升频率复用的效率。在无线通信中，减少通信小区半径，可提高频谱资源的空间利用率，从而提高频谱效率，因此，在一个小区内设置多个通信节点，形成超密集组网，将是5G未来的发展方向之一。在多场景多业务模式下，发送信号时将信号在空/时/频/码域进行叠加，可提高系统频谱效率和接入能力，称之为多址接入技术，是现在移动通信系统的关键特征之一。除了传统的OFDMA技术，5G还将支持SCMA技术、MUSA技术，PDMA技术以及NOMA技术等多种新型多址技术。全双工技术，是在同时双向通信的技术，在无线网络中，由于收发天线距离较近且功率差异大，因此不管是网络侧还是终端，在发射信号时，都会对接收的信号产生自干扰，因此不能实现同时同频地传输信号，不仅在时间上，还是在频率上，都浪费了很多的无线资源。理论上，全双工技术可以直接提高一倍的频谱利用率，因此也是5G的一个重要发展方向。除此之外，信道建模与编码、滤波器组多载波、自组织组网技术、内容分发网络技术、新型多址和全频谱接入技术也是5G无线技术中很重要的一部。
如图1所示，5G网络架构可分为三个部分，分别为接入云、转发云和控制云。接入云适应各种无线链路接入，可实现高效的数据感知，网络拓扑丰富，有着集中式接入和分布式接入两种接入架构。
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图1 5G网络架构
3泛在电力物联网的应用
3.1在传统电网领域的应用
在传统电网领域，泛在电力物联网的应用场景分成采集类和控制类。其中，采集类是指将被测对象的各种参量检测采集后，转换成数字信号，送到计算机进行存储、分析和处理，包括高级计量、智能电网大视频应用等；控制类是指通过输出的信号来控制系统的执行机构，包含用电负荷需求侧响应、分布式能源调控等。在泛在电力物联网应用场景下，采集类应用能够做到采集频率更高，内容更丰富全面，双向互动等；而控制领域将从当前的星型集中连接模式向点到点分布式连接切换，主站系统将逐步下沉，出现更多的本地就近控制和边缘计算。
3.2在新兴领域的应用
在新兴领域，泛在电力物联网将在清洁能源消纳、综合能源服务平台、信息共享、多场景安全防护和多站融合等领域起到重大作用，为电网企业和新兴业务主体赋能。以综合能源服务平台和多站融合为例，综合能源服务平台是一种为满足终端客户多元化能源生产与消费的新型能源服务方式，其以用户为中心，围绕需求响应、能效管理和电力交易3方面内容，由传统的电能供应转向冷、热、电、气的综合能源供应，并充分利用技术优势为客户提供相配套的服务。多站融合是在传统的变电站、储能站和数据中心站融合的基础上，扩充融合分布式新能源发电站、5G通信基站和环境监测站等，实现业务上的跨界融合、数据上的开放共享，提高能源利用率。
4电力物联网中5G网络的应用实践
5G网络在电力物联网中的应用时，能够从端对端SLA保障、运营独立性、业务隔离性等多个角度出发，对智能电网的行业需求予以满足，使智能配电网的管理效率得到大幅度提高。基于服务化结构，使核心网网络功能模块化，使网络切片定制化得以实现；利用多接入边缘计算技术以及转控分离技术，针对智能电网的用电信息采集、配电自动化、分布式能源、精准负荷控制等不同业务模式，提供虚拟专用的可靠性超高、带宽超高、时延超低的高质量网络，并为新型商业模式提供创新网络技术支持。另外通过切处管理器的应用，使网络资源可见可管得以实现，智能电网的创新能力得到有效促进。电网综合管理系统，在5G网络的实践应用前提下，通过现场可视化、远程遥控、实时监控等技术，使配电网的科学管控、故障排查、科学生产效率等得到有效提高。
结语
5G网络建设也是面向未来的“新型基础设施建设”，将使工业生产、社会管理效率获得极大提升，大大节约生产成本和交易成本，随着泛在电力物联网建设的逐步推进以及5G等新技术与电力物联网的深度融合，未来将在多个领域实现用能服务体验的提质升级，将电力用户及其设备，电网企业及其设备，发电企业及其设备，供应商及其设备，以及人和物连接起来，产生共享数据，打造“互联网”大数据平台，为市民提供“互联网”智慧用能方案，实现能源系统智能化运营与管理，多能互补、高效利用，构建以电为优先的清洁低碳能源消费体系。
参考文献：
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