门德毕力格
新疆信息产业有限责任公司 新疆乌鲁木齐 830000
摘要：随着能源行业的革命性发展以及新技术与电网的深度融合，电网现在呈现出多种能源，多种网络和多种实体的组合，需要建设新一代的电力系统。同时，在信息时代，用电用户在用电过程中拥有更加完整的决策信息，要求用电质量更高，服务响应速度更快。因此，国内外电力公司都青睐大数据，云计算，物联网和新一代移动互联网等新技术。在大多数研究机构中，移动互联网技术已经成为一种成熟的技术。大数据和云计算技术在多个行业和领域中都很流行，并且目前正在进一步扩展中。但是，传统产业与物联网技术的结合仍处于起步阶段。
关键词：5G通信技术；电力；物联网
1 泛在电力物联网
1.1 泛在电力物联网的概念
泛在电力物联网(UPIoT)是使用物联网技术内置在电力系统中的无线传感器网络(WSN)。泛在电力物联网充分利用了现有的电力系统通信设施，人工智能，大数据，移动互联网以及其他先进的信息和通信技术，实现了电力系统各个环节的一切连接和人机交互，进而创造出具有状态全面感知，信息高效处理和便捷应用能力的无处不在的能源信息网络。在我国，UPIoT是智能互联网+智能能源网络的重要组成部分。UPIoT的目的是通过减少基本的物理连接来获取所有的数据和信息。通常，UPIoT体系结构由四层组成，分别是感知层，网络层，平台层和应用层。
感知层是UPIoT体系结构的最低层。它依赖于分布广泛的传感器，这一层的主要关注点是从传统网络系统的整个部分收集有价值的数据，包括从发电到用电的数据，并且还进行了原始数据的集成和计算。
网络层:网络层的主要功能是实现数据流的传输。网络层基于5G和其他先进的有线或无线通信技术，通过在感知层建立WSN，将数据和实时信息关联起来。
平台层:实现了数据流的有效处理。从感知层收集的信息将被聚合和存储，为每个面向应用的软件提供数据支持。这一层主要由服务器、数据库、平台管理软件组成。
应用层:基于平台层的数据流处理结果，分析无所不在的物联网感知到的对象信息，做出决策，反馈给对应的对象，服务于智能电网的每一个环节。它主要包括各种普遍存在的对象服务应用程序。
1.2 泛在电力物联网的特点
UPIoT的基本特点是全天候工作、万物互联、无处不在，连接所有市场实体及相关设备，构建跨区域数据共享生态系统，实现数据价值的充分挖掘和新兴业务的创新拓展。具体而言，UPIoT具有全面感知、连接广泛、开放共享、创新集成等特点。
全面的感知是UPIoT的基础，它是指UPIoT收集大量基本数据的能力。通过数据采集、转换和提取，将各设备的完整状态信息完全统一。完整的状态信息不仅包括设备的运行数据，还包括设备周围的环境数据。
广泛的连接是UPIoT的保证，它反映了UPIoT的网络属性。通过用户与设备的全面实时连接，实现了物理系统信息网络的建设，提高了数据的综合通信能力。依靠互联网或专用网络，实现了电力领域上下游企业之间的连接。
开放共享是UPIoT的定位，它是指提供开放平台的作用。鼓励将各种对象集成到UPIoT中并共享信息资源，从而提高整个系统的安全性和稳定性，并为新业务的发展提供基本的共享平台。
创新集成是UPIoT的目标，它是指UPIoT的价值转换模式。以物联网为基础，各学科充分挖掘数据的价值，提升管理能力，发展商业模式，创造新的商业运营环境。这四个特点相辅相成，不仅反映了UPIoT与普通物理网络的差异，还反映了建设目标和价值发展方向。
2 电力物联网的业务场景及通信需求
2.1 配电自动化通信需求
配电自动化系统可以使配电企业实现配电网运行监视、协调和控制。
配电自动化包括配电网数据采集与监视SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)、馈线自动化、故障处理、分析应用等功能。
2.2 用电信息采集通信需求
用电信息采集系统是通过对配电变压器和电力用户的用电信息进行采集、处理和实时监控的系统，实现用电信息的自动采集、线损分析、电能质量监测，最终达到自动抄表、节约用电成本等目的。
用电信息采集的可靠性包括:遥控正确率≥99.99%;一次采集成功率≥95%;周期采集成功率≥99.5%(非设备故障和非通信故障条件下)。
2.3 分布式电源通信需求
分布式电源是指在用电用户周围装建，运行方式以用户端自发自用为主，以满足电力系统和用户特定的要求。
2.4 移动巡检通信需求
移动巡检业务包括移动巡视和移动检修两大类业务。移动巡视业务如不需要巡视监控功能，其余功能均可本地实现，不需要远程通信。移动检修业务，因具有远程协助、移动办公等高级功能，需要实现巡检终端与巡检中心之间的通信，传输的数据包括文字、图片、视频等多种形式。以典型业务类型分析，不同业务传输速率范围为:语音业务8～64 kbit/s;视频业务384 kbit/s～2Mbit/s;数据业务64 kbit/s～2 Mbit/s。
3 5G通信在电力物联网中的应用
3.1 5G通信网络
随着4G网络的标准化和成熟，国内外已经对5G移动通信系统进行了研究。5G网络将实现真正的“万物互联”，并创造前所未有的新兴产业规模，为移动通信带来无限活力。5G +网络切片技术不仅可以启用新的电网工业控制服务，而且还可以完美继承2/3/4G公共网络支持的现有信息收集服务。因此，5G可以在电网内实现多层混合组网，统一管理和运维，帮助电网客户有效节省运营成本。
电力物联网的5G技术架构包括收集信息、管理、检查以及在设备和联网网络之间共享数据的活动。在过去的几十年里，蜂窝和无线技术发生了一场革命，从1G发展到4G，行业在这些技术的设计和应用上遇到了很多障碍。上一代4G和3G的成就将有助于5G系统的发展，后者将改变社会运行方式，并制定新的管理政策和方案。随着技术进步带来的数字存储容量的增加，要在设备之间传输的数据的大小增加了，从而产生了对现有技术无法满足的更高数据速率的需求。随着5G的到来，另一个频段被称为毫米波(mm Wave)，这是一种30-300 GHz的超高频率，可让管理员访问巨大的数据传输容量通道。
3.2 5G在电力物联网中的应用
智能分布式配电自动化、低压用电信息采集、分布式电源、电力巡检等领域是5G在电力行业的重点应用场景，如表5所示。
配电自动化的目的是提升供电可靠性，由于传统配网采用过流保护，一旦发生停电现象，会造成较大的影响，排查时无法精准确定，所以实现配网故障精准定位，提高供电可靠性是亟待解决的问题。在配电自动化中加入5G技术，可以对故障进行精准定位，使配网故障处理时间从分钟级提高到毫秒级。
当前，电力用户对用电信息进行采集业务主要用于计量，数据传输的业务规模小、频次低，特点是上行流量大、下行流量小。5G通信网络可以提供海量接入和实时数据上报，帮助电力用户完成用电信息采集。
4 结论
电力通信网络经历了从电力线载波到光纤再到各种无线通信的过程。物联网完全打破了传统时空思想的认知和局限性而达到促进客户服务改善、质量和效率改善、电网经济运行、新兴业务价值创造和清洁能源充分吸收等多个目标。5G通信网络技术承载着对电力物联网的期望，5G网络覆盖面广，是支持电力物联网通信的完美之选，它将彻底改变许多日常生活活动的方式。尽管5G通信网络具有很多优点，但是5G技术在电力物联网中的应用是一个长期的过程，仍然需要我们进一步探索。
参考文献：
[1]王亮，鲜柯.电力物联网中5G边缘计算技术的研究[J].电力大数据，2020，23(04):24-30.