范典
国网孝感供电公司 湖北省孝感市 432000
【摘要】配电网自动化建设是当前我国社会发展中比较重要的一项建设内容，本文探讨在5G时代配电网自动化的建设与运行管理措施。
【关键字】5G时代；配电网自动化；建设；运行管理
1.5G和配电网自动化含义
1.15G的含义
5G网络是第五代移动通信网络，其峰值理论传输速度可达每8秒1GB，比4G网络的传输速度快数百倍。与前几代移动通信技术相比，5G具有超大带宽超高速率、高可靠超低时延、超多连接等特点，有助于提高供电质量和电力系统的灵活性。
1.2配电网自动化系统的含义
配电网自动化系统是把通信技术、 网络技术、 计算机技术与配电网设备相结合，利用配电网自动化终端采集配电网运行数据， 通过光纤以太网上传到配电网自动化服务器，供配调人员通过配电网自动化主站实时监测配电网运行状态，实现三遥功能（遥测、遥信、遥控）。
1. 5G时代配电网自动化的建设与运行管理
5G技术具有增强移动带宽（eMBB）、超高可靠低时延通信（uRLLC）和大规模机器类通信（mMTC）等能力，可以将故障监测定位到精准负荷控制的全流程。这些应用对低时延的要求非常高，配电网自动化保护与控制配电网微型同步相量测量都将低于10ms的超低时延，基于用户响应的负荷控制也要求不超过20ms的低时延。如果配电网自动化的建设以输电设备、变压器、配电保护设备（DTU）等按全网按照光纤有线连接的方式去部署自动化保护，那么对光纤的需求量和部署难度会极大地推高成本。
（1）凭借5G无线通信超低的时延，可以替代光纤做通信，大幅降低成本；凭借小于10ms的超低时延，5G网络可以代替光纤去做保护，实现降本增效。
（2）在电缆沟内，运用机器人巡检电缆设备场景中，具备大带宽特性的5G网络一方面可以对巡检机器人进行移动控制，在降低人工成本和安全风险的同时大幅提升巡检效率；另一方面还能把高清视频图像及时回传到指挥中心进行分析处理，提升运维效率。
（3）高级计量。随着家庭和工商业用户对用电信息、电价信息等的知情和管理诉求日益凸显，电力计量需要从传统计量向高级计量演进。具备广连接特性的5G网络可以连接海量的智能电表设备，并提升采集频次，丰富采集内容，实现双向互动，最终满足客户智能用电和个性化服务的需求。
（4）安全隔离。5G独特的可定制化的网络切片技术，可端到端保障电网的高隔离性应用，更好地满足电力网络对“行业专网”的诉求，为智能电网不同业务提供差异化的网络服务能力。比如上述3大类场景应用，就可以在5G网络下并行不悖，满足用户对安全性、可靠性和灵活性的多重需求。
3. 5G时代配电网自动化应用场景
3.1在智能配电网上的应用
智能电网是国家的发展战略，是未来电网的发展方向，而通信则是智能电网发展的基础。在配电自动化业务中，通信是最为薄弱的环节，严重制约了电力设备智能化程度，在时间进度上也影响了智能电网的发展。而无线通信技术的发展不仅是在网络部署、投资建设成本、用电侧覆盖、后期扩容维护等方面完胜有线通信技术，还弥补了无线公网话务拥塞、剩余容量小、安全性低的缺点，具有专网专用，容量大，接通率高、安全性高的特性。
目前电力无线专网的系统设计采用的上下行4:2比例配置，大量带宽用于下行传输，可通过10kV终端通信接入，实现开关站、箱式变电站等设备的信息采集和控制。同时系统还为智能配电网设计了专门的优先级管理算法，可完全满足不同业务的优先级和时延要求，提高电力系统的供电质量。
虽然5G公网通信技术同样可实现各终端间的对等通信，形成集变电所自动化、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，但配电网的重要性决定了其在控制类业务，如开关站、配电房、配电箱、综合接入配网自动化、计量自动化等方面会选择安全性、通道可靠性、灵活性较高的光纤通信和无线专网，5G通信将作为一种补充覆盖方式，在一些不具备控制功能的开关柜、配电房等节点使用。
3.2配电网精准负荷控制
电力负荷控制是落实用电负荷管理的技术手段，其原理就是跟踪检测用电负荷的大小，当负荷超过所设定的负荷定值时，先报警提示，后跳闸切断负荷。传统配网由于缺少通信网络支持，切除负荷手段相对简单粗暴，通常只能切除整条配电线路。从业务影响、用户体验等角度出发，希望尽可能做到减少对重要用户的影响，通过精准控制，优先切除可中断非重要负荷，例如电动汽车充电桩、工厂内部非连续生产的电源等。
通过5G网络支持，采用基于稳控技术的精准负荷控制系统，控制对象可精准到生产企业内部的可中断负荷，充分满足电网紧急情况下的应急处置需求，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、社会影响降至最低。
3.3在电网配用电侧的应用
近年来，随着行业信息化的不断深入发展，电力系统对通信专网的要求更高了。而电力无线专网和5G网络的出现，借助自身优势，能充分满足电力通信网末端覆盖和通信接入的需求。
电力无线专网通过高宽带、低时延的技术特性可实现多媒体信息、数据的回传以及控制命令的下发，在配电自动化、应急抢修、检修及移动资产可视化管理等应用上已取得显著的成效。
同样5G超低时延和高可靠性的信息传输特性，也有助于降低电力系统潜在停电影响的范围和时长，当配网局部发生故障时，5G通信系统使得毫秒级自动定位并隔离故障成为可能，从而保障非故障区域的不间断供电，可大幅度提高应急效率。
3.4在分布式电源数据接入的应用
我国分布式电源发展迅速，按1%的占比逐年增加，预计到2020年，我国分布式电源装机容量可达1.87亿千瓦，占同期全国总装机的9.1%。而目前分布式发电面临的关键问题有两个：一是业务节点多、海量的数据如何接入？二是如何对大量分布式能源进行控制和管理，防止其并网或脱网时对电力大网造成电压波动？
针对问题一，5G通信技术则凭借高速率、高安全、全覆盖、智能化的特点，可有效地解决分布式电源分散、点多、量大等问题，为分布式电源的海量数据接入提供保障。
问题二的难点通过采用电力无线宽带专网系统的双向无线高速通道，电网中央控制平台能够在毫秒级时间内实现与网关智能电表的数据双向交互和较强的实时性，也能得到解决。
3.5在低压电能计量服务上的应用
用电信息的采集能为电网进行负荷预测、电力营销等提供强有力的数据支撑，让电网企业更加精准地掌握区域用电的情况，从而提升电网的服务水平。
电力无线专网通过高带宽、容量大、频谱效率高的特性，可实现用电数据采集的高效、稳定，达到了精准抄表的目标，同时在一些公网无法覆盖的地区，也可以考虑部署部分电力无线专网热点，将用电信息采集的范围进一步延伸，实现更精细化的供需平衡。
5G网络的大规模运营使得其在低压电能计量服务上的应用具备得天独厚的优势，可将偏远地区、农电配网和城市密集的用电户都实时精准地接入用电信息采集系统，同时也减少了有线网络的建设规模。
4.结束语
5G与配电网的结合具有重要的建设意义和经济效益，5G时代配电网自动化的建设与运行管理将在5G+智慧配电室、5G+智能计量、5G精准切负荷、5G配电网保护、5G配电线路智能监控等方面开展应用，共同推进5G与配电网的深度融合。
参考文献：
[1]吕儒生，蔡青，韩永才．浅谈配电网自动化建设与配电运行管理[J]．数字通信世界，2018（9）：251.
[2]李刚．配电网自动化建设与配电运行管理[J]．通信电源技术，2018，35（6）：232-233.