引言
长期以来，电网继电保护主要依靠本地信息进行故障判别，上下游通过定值整定和时间级差进行配合，故障切除时间稍长，且不适用于存在分布式电源的电网结构。如果借助完善的通信手段，上下游保护能够交换更多的信息，构成纵联保护甚至区域保护，可以大幅提高继电保护可靠性，缩短故障切除时间。在地形复杂，通信基础设施覆盖率低的地区，5G通信以其易建设、高速率、大容量、低时延的特性，引起了继电保护工作者的高度关注。但是由于无线通信的不确定性，需要继电保护本身做一些适应性的改变，通信接口的标准化也亟待解决。
1电力信息通信技术现状
目前，电力信息通信技术主要有微波通信、载波通信、光纤传输和无线通信等。微波通信存在易受干扰、稳定性差以及传输容量偏小等无法克服的缺陷。载波通信也存在设备易老化、故障率偏高，线路接口繁杂、桥路较多、衰耗大、抗干扰能力差等问题。光纤通信抗干扰能力强、信息传输容量大且传输质量高，具有优良的通信特性，已逐步成为中高压电力系统主流的通信方式。目前，国家电网已实现220kV及以上变电站、省直调电厂100%光纤覆盖的光纤通信网络；南方电网公司的骨干光缆网已覆盖南方五省公司、79地区供电局、全部500kV、220kV变电站和大部分500kV电厂。然而，光纤通信也存在一系列的缺点：1)光纤网络建设困难，成本高。电网覆盖面积广、电力工程技术多样化、电力系统建设周期长，光纤网络作为依附于电网的次生网络，其建设也非常困难，成本高昂。并且，目前配电网的光纤网络建设处于严重滞后状态，导致配电网自动化程度不足，严重影响供电可靠性。2)长距离通信需设中继站，可靠性差。光纤通信的无中继站间距离为200km，目前，此距离已无法满足特高压电网和直流输电工程带来的跨大区电网联网要求，必须增设通信中继站。然而，通信中断历史事件表明，影响最大的事件均由中继站故障引起。虽然超长距离无中继的光纤通信系统已在部分地区进行试点应用，但离行业内大范围铺开应用还有较大的差距。3)故障定位困难。不同的电力光纤通信设备具有不同的技术标准，并且设备数量较多，通信环节复杂。若光纤通道产生故障点，其定位非常困难。目前无线通信主要应用于配电网，其主流通信方案为基于TD-LTE技术的230MHz电力无线专网和4G电力无线专网。与光纤网络相比，电力无线专网的建设成本较低，维护工作量小，但是基于无线技术的本质特性，电力无线专网也存在一些不足之处：1)频段资源受限，带宽受限。230MHz频段的电力专用授权频点为40个，共计1MHz，最大上行速率为1.76Mbps。无线4G的1.8 G频段将20MHz规划用于交通、电力、石油等行业用通信网和公众通信网，以目前镇江试行的10MHz带宽电力4G专网为例，小区的平均上行吞吐量为4Mbps，平均下行吞吐量为6Mbps。2)时延较长。依据3GPPLET标准要求，LET230M的时延为30~300ms，LTE1800M的时延约为30~100ms。3)安全性不足。无线通信由于其开放的信道和广播机制，使得其相较于有线通信方式更易于受到中间人攻击、虚假数据注入、伪基站攻击和电磁干扰攻击等攻击方式的影响。4)可靠性低。低/高温、雷雨、闪电等恶劣的环境条件、噪声、无线链路带宽的变化等因素均会对无线通信信道造成显著影响。目前，应用于继电保护领域的电力通信技术主要为光纤通信。微波通信和载波通信一般作为偏远地区的通信方式或作为备用的通信方式。现有的无线专网性能指标不能够满足继电保护毫秒级动作的要求，因此其应用主要集中于配电自动化、精准负荷控制、用电信息采集、分布式电源、充电桩业务等领域。
2 5G通信的优点
2.1 5G通信传播稳定、信息传输容量大
5G通信的传播主要依靠电磁波，其传播的5G频率的带宽极其宽。5G通信还具有光纤波束短、方向性强、容量大的特点。一套5G通信设备的使用可以支持成百上千个话路同时工作，用较低的功率就可以实现信号的远距离传输。5G通信的广泛应用可以大大提高电力系统继电保护的工作效率，同时还可以在一定程度上减轻通信过程中的干扰。
2.2 5G通信建设快、投资小
5G通信技术所需要的硬件设施相对而言并不复杂，在电力系统继电保护中应用到的电缆机等设备安装简单，设备集成度较高，用较小的投资成本和很短的时间便可以建成。相比有线通信的建设，5G通信建设周期短的特点大大简化了建设流程，节省大量的时间，极大的提高了工作效率。
3 5G通信的继电保护技术应用策略
3.1完善与健全相关的标准和管理制度
工作人员难以明确划分5G通信管理内容与电力系统继电保护管理内容，这大大增加了电力系统继电保护施工人员的工作压力。因此，这就要求在电力系统继电保护施工过程中，相关工作人员和施工人员首先要从制度的角度划分5G通信保护管理与电力系统继电保护管理的具体内容。
3.2继电保护技术中5G通信的优化方案
（1）对电网同步相量测量单元（phasor measurement unit，PMU）的配置位置进行优化选择。（2）减少通信网络内的设备数目，以此在实现全网数据采集目标的同时降低开销。（3）借助卫星导航系统标记数据测量设备，以精确标记测量信息源。如果母线已经安装了PMU设备，那么就可以直接获取此节点的电压相量数据；如果节点没有安装PMU设备，则可以根据基尔霍夫电流定律和欧姆定律得出虚拟测量结果。
3.3提高工作人员的整体素质
随着5G通信技术在电力系统继电保护中的广泛应用，现在的电力系统对通信技术以及继电保护管理人员的需求很大，并对其专业的管理知识和相应的技术提出了很高的要求。因此，电力企业在未来发展过程中，对电力企业中工作人员的整体素质要有一定的要求，招聘的过程中要对员工提出更高的要求，保证入职人员具备较好的专业素质和整体素质。在职的员工也必须具备一定的专业管理知识以及基本的电力管理知识，从而使建筑工程管理精细化的要求能够得到落实。建筑施工单位应当定期对相关人员开展专业知识的培训，保证施工队伍的整体素质不被落下。
结语
本文通过对电力系统现有通信技术特点和继电保护应用场景的分析，探讨了基于5G通信的继电保护各项性能指标的需求、信息流架构和信息安全技术，明确了电力信息通信技术现状，并针对5G通信的优点提出了5G通信在继电保护中的技术应用策略，为5G通信技术在电力系统继电保护领域的工程应用提供参考。
参考文献
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