5G通信技术在智能分布式配电自动化中的应用

5G通信技术在智能分布式配电自动化中的应用

郭坚

深圳国人无线通信有限公司 广东深圳 518000

摘要：5G技术已经广泛应用，而智能分布式配电自动化系统也开始着手致力于用5G技术替代分布式有线通信，节省系统成本。但是由于5G技术依然无法避免无线通信诸多因素的相互干扰导致分布式配电自动化系统在可靠性运行方面的一些困扰，需针对系统运行可靠性增加冗余判断。本文主要研究有线通信和5G通信技术的特点及其在配电自动化过程中的应用。

关键词：5G通信技术；智能分布式；配电自动化

引言：智能分布式配电自动化主要目的是利用先进的现代化技术提供较高的供电质量。当配电系统遇到故障时，智能化的系统能够快速识别并在短时间内处理故障。通信系统是配电系统的关键组成之一，通信系统的良好运行决定了配电效率及质量。各种通信方式主要分为两大类：有线通信和无线通信，5G 通信技术当时存在的最大问题是信号的相互干扰，这也影响了其在配电自动化系统中的应用。

1、 5G 通信技术在智能配电网中的可行性验证

1.15G通信技术概述

从一定程度上讲，5G通信技术的发展为智能配电网提供了更广阔的研究方向和研究路径。5G通信技术的最大特点是成本低、维护难度低，在覆盖层面上比传统通信技术更加广泛。5G通信技术在智能配电网中的应用，不仅提高了电网的运行效率，而且保证了电网数据在传输过程中的绝对安全。在智能配电网中，首次采用了某种公网技术，然而，使用网络技术的最大缺点是成本高、稳定性差，正是由于这些致命的缺点，相关企业和用户对公共网络技术产生了非常恶劣的印象，而公共网络技术已经被人们抛弃。5G通信技术在智能配电网中的应用得到了人们的充分肯定和认可，5G通信技术以其信号强、成本低的优势迅速占领了相关市场，提高了智能配电网的使用率。研究证明，这种形式是非常正确的。

1.2 BWA技术应用于智能配电网的可行性分析

在智能配电网中，最致命的缺点是复杂度高，但往往传输的数据量非常大，这对智能配电网系统的稳定性提出了更高的要求，它不仅对相关成本进行了一定的调整，还保证了通信技术在运输过程中的稳定性和安全性。5G通信技术的出现很好地解决了这个问题，不仅改善了原有的基础，而且使数据在传输过程中不受环境或地域的影响。5G通信技术最大的优点是成本低，易于扩展，可以说，5G通信技术的出现是智能配网的“重生之父”，它不仅解决了智能配网的使用问题，同时也使智能配电网在运行过程中不会因检修而瘫痪，对配电网自愈技术的提高有着重大影响，因此，BWA技术在智能配电网中的成功应用是显而易见的。BWA技术使智能配电网维修在使用过程中更加简单方便，在一定程度上保证了配电网的稳定性和可持续性。

2、5G通信技术在智能分布配电自动化中应用难点

2.1无线通信卫星与5G基站互扰

我国各地广泛应用的C波段无线通信卫星接收基站垂直极化和水平极化的下行频率为3625～4200 MHz，而5G通信频率同样覆盖3000～5000 MHz，由于近几年 5G 通信的全面部署，导致各地无线通信卫星与5G 通信基站的无线相互干扰频繁，工信部在 2019年发布了第五代移动通信基站与卫星地球站等无线台干扰协调管理办法进一步规范管理两者的应用方式。目前两者相互干扰的解决方式多是以保证卫星通信质量为主，在卫星基站增加干扰滤波器或者调整5G通信频率避开无线通信卫星的使用频率，暂时不考虑 5G 基站通信的被干扰情况。这就导致使用5G通信模式的分布式配电自动化系统低通信延时的要求在被复杂的同频段干扰中无法得到满足，5G基站与卫星通信相互干扰示意图如图1所示。

图1 5G基站与卫星通信相互干扰示意图

2.2各种便携式5G干扰仪的通信干扰

由于目前5G技术的全面普及推广，随之产生了用于屏蔽5G信号的屏蔽器材，其主要应用在可疑爆炸品排爆、无人机管制、大型考试现场通信限制等方面。一般便携式的干扰屏蔽器材干扰距离有限，主要用于局部地区的短暂屏蔽效果。

但是基于5G通信的分布式配电自动化系统在实际现场应用过程中，很容易受到上述便携式干扰器材的干扰，例如学校周边的分布式配电自动化系统在考试中，屏蔽器材开启后周边的配电终端无线通信信号一定程度上会降低通信效率，从而短暂影响分布式配电系统的实时通信性能。

3、面向5G通信的分布式配电系统的应用

3.1在正常线路运行期间，采用5G通信的分布式配电自动化系统的短通信延迟不会影响整个系统的协调运行。然而，当系统发生故障时，如局部线路单相金属接地故障，系统中的相关设备需要在短时间内释放广播信息，同步故障信息，确定故障点，在短时间内切断故障线路段。此时，如果存在不确定的通信延迟问题，则可能导致系统故障间隔或设备拒绝的判断错误。

3.2配电自动化系统首先必须保证动作的可靠性和及时性，但由于5G目前面临诸多干扰因素，不应否认其在配电自动化系统中的应用。由于分布式配电自动化系统的广泛地覆盖范围以及它们之间的高频通信要求，还需要通过5G通信将三个远程分布式终端信息实时发送至配电自动化主站。无需长距离拉动通信电缆，但也节省了通信交换机，节省了大量成本。

同时，上述通信干扰导致的故障识别机会要求终端制造商在分布式系统中某些终端通信异常或故障时拒绝现场开关时，考虑冗余故障识别逻辑，与上述金属单相接地后一样，如果本段负责切断线路的配电终端在判断故障时，由于通信异常，无法接收和发送分布式内部传输信息，无法正常点火，故障的判断应根据终端的实际故障等级和扩展终端的故障等级，进一步判断故障是否会影响到终端的分布。

4、5G通信技术在智能分布配电自动化系统应用中的前景

闭环的线路发生故障一般都是长时间的损耗或者遇金属性物质烧坏，这种故障非瞬时，所以很难在短时间内恢复。线路的损坏多是重合闸导致的，而 5G 通信技术应用的配电自动化系统中，因不需要重合闸而避免了线路损坏，所以降低了故障发生的概率。

除此之外，5G 智能分布式配电自动化系统还能够对供电的线路进行检测，当线路发生故障时候，能够及时定位并完成故障处理过程。而这种高强度的识别和修复能力取决于通信手段和方式。5G 通信技术不同于重合闸介导的故障处理方式，后者处理故障的时间约为几分钟，而 5G 故障识别和处理的时间能够缩短 100 倍，仅仅需要几毫秒。这种短时间的故障处理和供电恢复避免了总开关的关闭，降低了停电的情况，提高了供电系统的供电质量和稳定性。智能分布配电自动化系统分布广泛，每一个模块都能够保证供电的正常。

当然，要想实现上述的供电稳定系统，只需要安装一个5G 通信终端，将信号与不同的配电系统联系起来，无需光纤电缆就可直线配电操控故障监控。当然，随着技术的不断革新，5G 通信终端也将不断地更新，而其内部的一些元件也在进一步的创新，最终能够进一步加快故障识别和处理速度。

结束语：

综上所述，随着5G通信技术以其高速、低延迟传输的优势迅速普及和应用，许多智能分布式配电自动化系统也开始使用5G技术来取代有线分布式通信，节约系统成本。然而，由于5G技术仍然无法避免许多无线通信因素的相互干扰，在实际应用过程中可能会出现短期通信延迟或中断，当分布式系统发生接地故障和终端通信异常时，将影响使用5G通信的智能分布式配电自动化系统的三次远程传输和故障识别，系统应及时通知故障触发的下一级端子，并根据开关触发切断故障线路。

参考文献：

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