摘要：物聯網的概念最早由麻省理工學院(MIT)學者于1999年提出，它是指通過信息傳感設備實現“物物相連”的互聯網，即把所有物品通過射頻識別等信息傳感設備與互聯網連接起來，實現對物品的智能化識別和管理功能。本文對5G通信技術在泛在電力物聯網的應用進行分析，以供參考。

　　關鍵詞：5G時代;物聯網技術;電力系統

　　引言

　　能源互聯是未來的發展趨勢，而泛在電力物聯網是實現能源互聯的重要途徑，建設泛在電力物聯網迫在眉睫。我國電力系統已經實現了重要節點的數據連接，但仍有大量的用戶側數據和邊緣數據尚未得到采集與應用，泛在電力物聯網的建設將對上述海量邊緣數據進行采集與分析、實現電力系統各個環節互聯互通，大力提升數據自動采集、獲取的能力，對電力通信技術提出更高的要求。

　　1我國電力物聯網發展概況

　　1.1電力物聯網基本框架

　　電力物聯網分感知層、網絡層、應用層。感知層通過傳感器、無線射頻識別技術(RFID)、北斗系統、計量裝置、各種智能終端、機器人、視頻裝置等測量、感知電網輸電線路狀態、變壓器狀態等電網信息。網絡層通過物聯網網關，采用無線通信、光纖通信、衛星通信或者電信運營商通信等手段將信息送到應用層。應用層進行信息處理、數據匯聚、數據挖掘、應用集成，實現智能用電、智能變電、智能配電、智能巡檢、智能家居等智能系統的應用。數據實現從“端”到“網”再到“云”的傳輸與交互。

　　1.2電力物聯網核心技術展望

　　(1)智能感知技術。對電網的精準感知控制需要實現對發電、輸電、變電、配電、用電、資產等的全面感知，這要求電網具備先進的感知技術、邊緣智能技術、安全連接技術、微源取能技術等。(2)邊緣計算技術。邊緣計算技術可以滿足終端的實時需求，在終端附近對數據進行及時反映，減少帶寬成本，減少響應時間，還可以降低系統資源成本，提高終端智能水平。邊緣計算還有利于實現冗余計算、區塊鏈算法、優化算法等。(3)云計算技術及云平臺。電網一體化平臺、協同技術等都需要云計算、云平臺做依托。(4)人工智能。機器學習、圖像識別、智能機器人等人工智能，對電網控制算法優化、安全控制、安全生產、巡檢等都具有十分重要的意義。

　　2現狀

　　目前，我國泛在電力物聯網正處于積極建設階段，其兩個戰略安排分別為：計劃于2021年和2024年初步建成和建成泛在電力物聯網。雖具有非常良好的應用價值和前景，但也加大了其智能化與信息化提升難度，具體表現為：一是信息安全。海量數據采集后需借助通信技術傳輸至統一平臺進行處理和分析，此過程既要確保數據可以全部快速傳輸至平臺，又要保證傳輸過程不受網絡安全漏洞、攻擊的影響，以防數據丟失或泄露，對信息安全技術要求極高。二是業務壁壘。電力企業檢修、調度、營銷、財務等各業務部門都有獨立的系統，業務壁壘較難打破，一定程度上加大了數據集中處理分析、減少信息冗余的難度。三是數據分析。

　　3 5G的性能特點

　　與4G相比，5G在8個方面的性能指標都更為優越:1)移動性，指在滿足一定系統性能的前提下，通信雙方最大相對移動速度。4G最高移動速率是350km/h，5G為500km/h，可以滿足一些高速移動業務需求。2)時延，指發送端到接收端接收數據之間的間隔。4G空口時延在10ms左右，5G僅為1ms，為系統及時靈活響應各種變化提供有力支撐。3)用戶體驗速率，指在覆蓋區域內，用戶或設備所能達到的實際速率。

　　4G網絡下用戶體驗速率為10Mbps，而5G網絡下為100Mbps，相比于4G提升較為明顯。4)峰值速率，指用戶可以獲得的最大業務速率。4G峰值速率為1Gbps，5G為20Gbps，5G可以對網絡要求很高的業務進行推廣。5)連接密度，指單位面積可以連接的設備數量。4G每平方千米可連接10萬個設備，5G可連接100萬個設備，5G可有效滿足泛在電力物聯網海量接入要求。

　　6)單位面積容量，指服務區域內全部流量總和。4G單位面積容量為每平方米0.1Mbps，5G為每平方米10Mbps。7)帶寬，指單位時間內可以傳輸的數據量。4G網絡帶寬為20MHz，5G網絡帶寬為100MHz，5G有更好的信息傳輸能力，可以承載大帶寬業務。8)網絡能效，指每消耗單位能量可以傳送的數據量。5G網絡能效是4G的100倍，能耗更低，在同等能耗下可以傳輸更多的數據信息。

　　4支撐泛在電力物聯網運行的技術關鍵

　　對性能的增強，5G通信技術與泛在電力物聯網的結合應用較之傳統無線通信技術而言，具有較高的性能指標，主要依賴于5G通信性能增強技術的發揮，即無線通信技術和無線網絡技術。現階段，性能增強技術已經成為5G通信的標準技術且正處于不斷發展的過程中，例如大規模MIMO技術、毫米波通信技術等，其中也存在部分技術在發展過程中遭遇技術瓶頸，從而抑制其發展，例如D2D通信技術存在信號干擾問題、全雙工技術自干擾輕易消除問題等[1]。

　　5基于5G的泛在電力物聯網關鍵技術

　　融合5G的地下廠房深度覆蓋技術從帶寬、速率、時延、可靠性等多個維度對電網各無線通信應用場景進行分析，滿足各通信性能指標要求，減少地下廠房無線網絡受“巖體吸收”效應和無線電駐波抵消效應的影響，從而減少信號覆蓋盲區，現深度覆蓋。該技術主要應用于平均電場強度2845V/m和平均磁場強度6μT的輻射環境下的電廠生產控制、信息管理、精準控制、應急通信等業務。

　　6 5G通信技術在泛在電力物聯網中的應用分析與展望

　　6.1聯合仿真

　　電力仿真作為電力系統分析過程中的重要手段，是判斷電力系統運行狀態、電網運行方案安全性與可靠性的關鍵。現階段，國內外不少廠家開發了使用于不同應用的、多元化的電力系統仿真軟件，例如：OPNET，其主要運用于通信領域，即在保障通信系統運行的穩定性的同時，對系統規劃及運行進行仿真分析。

　　隨著泛在電力物聯網的不斷發展，也將成為與電力網絡、通信網絡深度耦合的電力系統，而5G通信網絡與電力網絡的聯合仿真是對泛在電力物聯網進行有效分析的關鍵[2]。為此，開發新型的聯合仿真方法、仿真軟件，研究不同的仿真軟件接口，是5G通信技術在泛在電力物聯網以及整個電力系統中應用的必然。

　　6.2安全隱私

　　安全隱私問題是信息時代常見且較為關鍵的問題，5G通信技術一定程度上降低了信息安全隱患，但萬物互聯的實現卻為通信安全帶來了巨大的挑戰。安全與隱私作為影響泛在電力物聯網的關鍵因素，能夠直接影響整個電力系統乃至電力企業的穩定發展。因此，需要為電力系統中的相關數據設置保密級別或者設置不同的數據獲取權限，在保護各個對象安全與隱私的前提之下進行數據傳輸、實現數據共享。

　　電力論文投稿期刊：南方電網技術(雙月刊)創刊于2007年，是由中國南方電網有限責任公司主管，南方電網技術研究中心主辦的國內外公開發行的技術類科技期刊，主要刊登電力系統的科研、規劃、基建、生產運行和維護等方面的成果、經驗和動態，發行數量8000份以上。

　　結束語

　　綜上所述，泛在電力物聯網以信息化、數字化、智能化為傳統變電站賦能，使得變電站運行呈現出全息感知、泛在連接、開放共享、融合創新的新特征。

　　參考文獻：

　　[1]趙宏大,5G通信技術在泛在電力物聯網的應用[J].南方電網技術,2019,14(08):9-17.

　　[2]周峰,泛在電力物聯網智能感知關鍵技術發展思路[J].中國電機工程學報,2019,40(01):70-82+375.

　　[3]楊挺,泛在電力物聯網釋義與研究展望[J].電力系統自動化,2019,43(13):9-20+53.

　　[4]楊東升,泛在電力物聯網的關鍵技術與應用前景[J].發電技術,2018,40(02):107-114.

　　[5]胡畔.泛在電力物聯網發展建議及關鍵技術展望[J].湖北電力,2018,43(01):1-9.

　　作者：袁鵬飛