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2019年07月31日 | 5G赋能泛在电力物联网建设
2019-07-31 来源：国家电网报
4G改变生活，5G改变社会。2019年，5G（第五代通信技术）成为了全球最为关注的热点之一。6月6日，工业和信息化部向4家运营商发放5G商用牌照，我国正式进入5G商用元年。5G将从哪些方面赋能泛在电力物联网的建设，又将为能源互联网发展开拓哪些新空间？
面向工业物联网，5G有哪些优势
5G的特征是什么？业界人士认为，5G应该至少包含5个方面的基本特征：高速率、高容量、高可靠性、低时延与低能耗。
高速率：5G通信速率包含峰值速率、区域速率和边缘速率三方面指标。峰值速率是指最好条件下的最大速率，要求不低于20G比特率（bps）；区域速率是指通信系统同时支持的总速率，较4G将提升1000倍以上；边缘速率是指最差的5%分位数用户获取的通信速率，一般要求在100Mbps和1Gbps之间。
高容量：4G所连的终端数量有限，一般以手机为主，而5G能够连接海量设备，每平方千米可以支撑100万个移动终端，包括家用电器、各种穿戴设备等。
高可靠性：5G发送一个32字节的第2层协议数据单元的成功概率可达99.999%。
低时延：通信时延是指信息从一端传输到另一端需要的时间。4G的时延在50毫秒左右，对于人与人之间通话影响不大，却不能满足某些工业应用场景的需求。
低能耗：如果传感器与通信设备需要经常更换电池或者充电，会给物联网发展带来较大阻碍。5G具备的低能耗特点将有效解决这一问题。
5G面向增强的移动互联网应用场景，可提供更高的体验速率和更大带宽的接入能力；面向物联网设备互联场景，在更高连接密度时优化信令控制能力，支持大规模、低成本、低能耗设备的高效接入和管理；面向垂直行业应用场景，可提供低时延和高可靠的信息交互能力，支持互联实体间高度实时、高度精密和高度安全的业务协作。
5G的到来，为电网企业带来什么
2019年，国家电网有限公司正式提出建设“三型两网”世界一流能源互联网企业，全面部署建设泛在电力物联网。5G的到来可以从万物互联、精准控制、海量量测、宽带通信等方面加速泛在电力物联网的建设步伐。
泛在电力物联网需要采集包括系统实时量测数据、视频监控数据等在内的海量数据。5G的高速率可为海量数据的传输提供强有力支撑。泛在电力物联网相关业务需要及时响应系统中的各种变化，实现精准控制。5G的低时延技术可以实现电力业务的毫秒级精准控制。
在需求响应方面，随着大规模、高比例可再生能源并网，面向调频等更短时间尺度的动态需求响应显得尤为重要。海量用电设备之间的协调控制对通信低时延提出了要求,而5G的10毫秒通信时延能够很好地满足秒级的调频需求。
在大数据时代，采集海量多元化数据是开展大数据分析的基础。传统的电力系统中虽已安装大量的传感器，但限于通信压力，很多数据仅保留最基本的信息，细粒度信息的缺失极大制约了大数据分析在电力系统中的实际应用。而5G的通信速率高,能够实现海量用电数据的及时采集，甚至包括某些更细粒度的家庭设备用电数据，使秒级甚至更细粒度的数据采集成为可能。这也可以为用电大数据分析、构建电力用户行为模型、促进广泛的用户互动提供坚实的数据基础，可支撑智能量测系统的建设。
海量量测数据采集主要面向结构化的电气量等数据。而在泛在电力物联网中还需要语音、视频等海量的非结构化数据，以实现全方位的配电网感知和更优质的个性化服务。5G为非结构化数据采集也提供了可能。
在电网运行状态监测方面，目前的监测对象主要是输电网，对配电网的监测较少。5G通信较光纤通信成本更低，也能保证通信的可靠性和实时性。只要在配电网不同节点安装传感单元，电网企业就能实时感知配电网的运行状态，为配网拓扑辨识、潮流分析、参数估计等提供支撑。
在电力设备状态监测方面，变压器、配电线路等电气设备的健康运行是整个配电系统运行的重要保障。应用了5G后，除了对高压设备运行状态进行检测外，配电网中海量的电力设备也能实现信息互联互通。电网企业可实时监测电力设备各项参数，感知外界环境（如温度等）的变化，帮助调度决策者综合分析、评估电力设备运行状态。
此外，在视频远程监控方面，5G能够高速率传输相应的视频通信，优化决策者体验。
为泛在电力物联网提供更优方案
泛在电力物联网的建设，要求通信网在核心层要有强大的承载能力和坚强网架，还要在接入层有广泛、灵活的边缘接入能力，满足数据一次采集、处处应用的接入需求。而5G能为泛在电力物联网的发展提供一种更优的无线通信解决方案，带来更美好的前景。
国网信息通信产业集团有限公司开展了5G无线通信技术在电力行业的应用分析研究。基于泛在电力物联网建设需求，差动保护、用电信息采集、移动作业、综合视频监控、虚拟电厂等业务的5G创新应用的研究探索正在进行，支持5G的电力信息通信产品的定制研发与系统集成也在逐步推进。
在5G时代，电力和信息将更好地实现互联互通，泛在电力物联网将焕发更多生机。未来，5G将推动电网实现高质量发展、提升服务水平、拓展新业务新模式，全面提升泛在电力物联网全息感知、泛在连接、开放共享、融合创新的能力。5G承载电力业务的可行性将被进一步拓展，为泛在电力物联网建设注入强劲动能。
（作者单位：国网信息通信产业集团）
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