0引言（这部分建议先简单介绍一下电力物联网、主动式配电网的基本技术概念，再引出“5G作为通信领域重要突破，为电力物联网、主动式配电网实践应用解决提供了崭新的技术手段。”）
南方电网公司和能源局相关要求明确指出：全面推进电网高质量发展是能源领域首要工作之一。电力系统物联网的建设对促进能源企业转变发展模式具有深远意义，是发展能源互联网至关重要的一步。同时在全国降低碳排放的形势下，综合能源成为未来电力发展的重要方向，综合能源的发展引申出主动式配电网。电力物联网和主动式配电网发展的关键是安全、可靠、灵活、经济的电力通信网络。5G作为通信领域重要突破，为以上问题的解决提供新方法。电力企业如何利用好5G通信技术成为亟需解决的问题。
1 电力系统通信网络构成
1.1 电力骨干网
电力骨干网由传输网、业务网和支持网组成。传输网络为整个电力通信网络提供了基础的数据传送优势，该网络主要基于光纤通信、微波、PLC、卫星通信等，并与多种传输技术共存，可分为三个级别：省级、省际和地市。省际电力通信网络连接南方电网总部、分支机构、直属单位和省公司，而省级骨干输电网络连接省电力公司及其直属单位、市政公司、电厂和变电站[1]。省际传输网和省级传输网是参照双平面构建，A机承载生产控制业务，采用同步SDH技术，核心标准为10G载体；B机承载信息管理业务，并利用OTN技术系统完成控制工作；地级传输网络构建基于单个平面之上，并利用SDH技术系统，多数覆盖地级公司及其隶属单位。
1.2 电力通信接入网
10kV电力通信接入网与0.4kV电力通信接入网共同组成电力通信接入网，其主要承担配电、用电相关工作。在业务划分方面，10kV电网承载电能质量检测、配电自动化、配电运行监测、配电变压器监控、控制分布式发电等业务，为0.4kV电网承载的业务提供上行通道。0.4kV电网承载电力消耗信息收集、电力管理需求、负荷监测、电力能量收集管理等业务。
2 5G通信对电力新业务的适配
信息通信技术已经深度嵌入电网的宏观调控层、生产控制、用户层面，顶层规划与投资决策、电网各环节的精细化控制与安全运行、可再生能源并网消纳、海量发用电联合体的能源共享与信息交互，其技术进展都与最新通信技术高度关联。
电力物联网需要大链接和高可靠，主动式配电网需要大链接、低时延和高可靠。同时以上两种电力新业务均需要信息安全。5G通信网络的特点可以完美适配以上需求，主要体现在以下两个方面：
2.1 通信现状分析
目前广东地骨干网110kV站已经光纤覆盖，但配网中配电站和开关站覆盖低；对于地域分布广泛的输、配、用电环节而言，大规模部署光纤通信存在缺陷，目前无线4G公网已经在智能运检、配网监测等领域开展了应用。其带宽、时延、移动性能等指标难以支撑配网差动保护、无人机在线监视、源网荷储一体化调度稳定控制等业务的需求，制约了能源互联网的发展。
5G是最新一代蜂窝移动通信技术，目前已有标准（可以介绍一下3GPP的标准化工作开展情况，目前是R16?）主要面向增强移动宽带（eMBB）场景和高可靠低时延通信（uRLLC）场景标准，面向工业物联网场景（mMTC）也在完善之中。
相比4G，具有传输速率提高10～100倍、时延降低5～10倍、连接设备密度提升10～100倍、数据流量密度提升100～1000倍、移动性达到500km/h、可靠性达99.999%以上、频谱利用率提升5～10倍、网络综合能效提高1000倍等八大特征。
2.2 强化5G切片技术
eMBB网络切片旨在传输超清晰视频、虚拟现实和增强现实、高速移动互联网和其他大流量移动宽带应用程序，具有大带宽、时延性好、动态突发等优势特征。在电力系统物联网中，它适用于传送带宽需求高的电力服务，例如电力系统物联网的高清晰度视频影像和图像监测、电力领域的远程故障判别、无人机传输线检查、新型超高分辨率图像感知预判等。
提出mMTC网络切片技术，用于未来物联网的大规模应用，基于其技术优势与特征，更适用于海量终端与大容量电力服务的传输[2]。这些服务终端具有较大数据存储空间、耗能较低、数据包小、传输零星等优势特征，如智能感知电力系统物联网负载功耗状态、电力用户综合负载预判、基于水电蒸汽热量万用表集中读数能源优化等。
5G面向的三大场景业务中，uRLLC业务凭借其低延时、高可靠性的优势特征，为无线网络提供更加广阔的发展空间。此技术的应用范围较广，包括VR/AR、交通运输系统、智能家居管理等。uRLLC本身所具备的低延时、高可靠性的实现主要取决于其物理层的设计方案。所以，在方案设计过程中，可以通过稳健传输方案、物理结构来实现传输时延的有效缩短。
2.3 4G与5G共存组网模式
3GPP（第三代合作伙伴计划）提供八种不同的5G网络模式，主要分为两种类型：独立网络（SA）和非独立网络（NSA）。选项1、2、5和6属于独立网络，而选项3 A、4A、7 A和8A属于非独立网络。结合5G的最新发展（已放弃选项1、6和8A），文章分析用于不同功率物联网场景的5G联网模式，如下图所示。未来可以探索新的业务模式来开发和建设电力系统物联网中的5G技术，例如根据电力行业的需求为运营商定制5G切片租借、5G基站的耗损管理、参与需求响应电力帮扶服务、新能源消耗等方面。
图1 4G与5G组网模式
3 通信网络发展优化策略
电力系统物联网络新项目逐渐增多将对电力通信网络的发展带来中重大影响，如图2所示。
图2 电力通信网发展趋势
3.1 融合发展网络通信组网
电力系统物联网和主动式配电网等新开发项目电力通信网络正在向网络环境结合发展。在电力通信技术中，PON、PLC、230MHz无线专用网、5G等技术共存于网络接入层，通过组网以充分满足电力系统物联网各项服务的差异。依据现场环境，电力系统物联网终端可以支持两种以上的通信方式，以实现网络融合基础上自由通信切换，提高其通信质量[3]。SDH、OTN网络骨干层传输技术是在同一时间完成研发任务，通过SD-WAN技术实现各种网络技术整体融合，并根据业务带宽容量、时延水平、准确性要求和电力系统物联网的其他指标，最终达成电力系统物联网业的最优传输匹配目标。
3.2 灵活发展网络通信调度
面向电力系统物联网和主动式配电网的电力通信网络调整将更为灵活。首先，从介入网络层到骨干网络层，依据电力新业务对通信网络综合性能的要求，灵活选择通信方式，实时分配通信带宽和频率资源应该通过SD-WAN来实现，以提高通信网络资源的使用率；其次，通信调度应该结合集中调度、散布式调度两者之间来回自主切换模式有效结合。它为电力系统物联网络的整个网络业务（例如源网络负载存储协作交互）带来集中全局最佳通信调度，并为电力系统物联网络的本地业务带来分布式通信调度。集中调度应该可以自如切换到散布式通信调度，有效防止瓶颈节点故障导致整个网络通信调度出现故障等现象。
3.3 共享发展网络通信设备
电力物联网和主动式配电网的电力通信网络基础设备将实现共享资源和集成化发展。首先，有必要充分利用电力通信网络的现有基础架构，在电力系统物联网的不同链接中使用的业务系统应共享通过VPN、网络切片等多种形式的通信设备[4]，从而最大化展现通信设备的使用价值，防止重复建设和浪费资源；其次，在确保安全性的同时，利用通信协议的配适和网络反映，突破电力通信专用网与合作运营商公用网之间的障碍，实现无线基站、光纤资源和其他通信设备的共联建设。利用SD-WAN平台，开发专用网和公共网合作调配最佳通信资源分配模型，并基于通信技术实现强大的物联网平台。
3.4 智能发展网络通信运营维护
新业务的电力通信网络基础设备运营和维护逐渐智能。基于电力系统新业务不断发展与壮大，中国电力通信基础设备模式逐渐增大、类型逐渐繁多、存在感逐渐增强，它需要将利用自动化和智能技术来管理和维护电力通信设备。组建电力通信网络基础设备的物理ID，支持工业互联网（IIT）在电力领域识别分析中的应用，完成通信设备的完整周期管理。建立电力通信网络的集成运维管理机制，通过软件定义技术完成通信设备智能化管理，并基于通信运行维护、故障大数据分析，完成电力通信网络设备的故障预判。开发新型移动操作终端，以支持电力设备综合运维有效操作各种电力通信设备，支持电力通信网络的智能运维，全力为电力新业务提供优质服务。
4结语
文章结合电力通信网络发展现状，分析5G通信特点和对电力新业务的适配，以充分适应电力系统物联网和主动式配电网的发展。重点分析了电力物联网和主动式配电网的通信需求，进而分析5G的特点与对新业务的适配。通过优化通信延迟，实现支持电力系统物联网的电力通信网络调度。从通信网络集成、通信网络灵活性、通信设备共享、通信运行与维护智能四个方面展望满足电力系统物联网和主动式配电网业务需求。
参考文献：
[1]吴利杰,安致嫄,张勇,王春迎.基于深度学习的电力骨干通信网故障诊断方法[J].电子世界,2020(14):32-33.
[2]汪东,何瑞文,江青云. 智能变电站虚拟局域网精细化配置方法[J]. 中国电力,2018,51(11):147-153.
[3]冯丽娜. 数据通信网络维护与网络安全问题分析[J]. 电脑知识与技术,2019,15(34):23-24+47.
[4]冯政军. 物联网对计算机通信网络的影响[J]. 湖北开放职业学院学报,2020,33(08):126-127+139.
