5G通信技术在智能分布式配电自动化中的应用

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摘要：【摘要】 传统意义的电话等通讯设备采用的是有线通信技术，主要是利用铜铝等导电金属构成光纤光缆，后者作为一种肉眼可见实物传递媒介，而信息如声音等可通过有线通信技术进行传播。除了有线通信，近年来发展较快速和先进的无线通信也是一种重要的通信技术。与有线通信

　　【摘要】 传统意义的电话等通讯设备采用的是有线通信技术，主要是利用铜铝等导电金属构成光纤光缆，后者作为一种肉眼可见实物传递媒介，而信息如声音等可通过有线通信技术进行传播。除了有线通信，近年来发展较快速和先进的无线通信也是一种重要的通信技术。与有线通信技术不同，无线通信技术不需要有线介质的参与，常用的无线通讯设备包括收音机、数字电视等等。配电自动化系统主要有有线传输通信模式和无线传输通信模式。但是近年来，随着5G通信技术的不断发展和更新，有线传输方式因较高的成本和较低的传输速率而被逐渐淘汰。本文基于5G通信技术在智能分布式配电自动化中应用，探讨5G通信技术的特点以及在智能分布式配电自动化中应用的可行性。

　　【关键词】 有线通信技术 5G通信技术 配电自动化 可行性

　　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。几十年来，随着通信系统的不断发展，各种通信方式层出不穷，主要分为两大类：有线通信方式和无线通信方式。有线的通信方式需要在各个配电站点之间通过光纤或者电缆进行连接，信息传递质量可控，但是成本较高，操作工序繁琐，主要原因在于一条通信电缆只能具备一个通信通道。当距离较远时，信息传递的成本提高，而传递质量下降。而无线通信方式由其是5G通信技术，不需要通信电缆，节省了成本，同时信息传递比较高效。不过，有线通信虽然利用不同的通信电缆传递信息，尽管成本较高，但是每个信息相互不干扰。而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。

　　一、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

　　如上文介绍，有线通信在配电自动化系统中的应用，尽管干扰性较小，但是成本较高，信息的传递往往局限于短距离传输。并且传递质量和效率较低。与有线通信不同，5G通信的主要传输方式是微波，后者的传输通道是肉眼不可见的自由空间。因此与有线通信相比节省了通道费用和成本。在智能分布式配电自动化中，综合考虑安装成本、信息传递稳定性、可靠性、质量和维护等因素，5G通信技术也逐渐成为配电自动化系统中应用的主要通信方式[1]。

　　智能分布式配电自动化是当前一种高效的供电模式，其优点主要是在电路系统中具备分段开关，当局部线路出现问题，发生故障时，断路器能够及时识别故障位点，利用分段式开关实现定点区域功能关闭和隔离，而其他非问题区保持正常供电。这种高效的故障定位、分析和解决的速度来源于较快的通信速度。在配电自动化系统中，规定故障开关的完成时间小于150毫秒，而信息上传到主站的时间小于3秒[2]。而按照有线通信和无线通信的传输速度相比，5G通信技术尽管会受到信号的相互干扰，但是其传输速度较快，其理论的通信延迟小于1毫秒，因此可以满足智能分布式配电自动化系统的要求。

　　二、5G通信技术在智能分布配电自动化中难点和验证

　　2.1干扰原因及类型

　　随着通信技术不断发展，我国构建了大量的无线通信卫星，这些卫星的频率大约集中在3000-4200赫兹，与5G通信的频率相似，导致了信号的相互干扰。当然，按照国家的相关规定，当通信卫星信号与5G通信信号发生干扰时，5G通信信号应及时做出调整或者回避，以保证卫星的通信质量。随着我国科技水平的不断提升，卫星的数量也在逐年的提升，因此要想解决5G通信技术在智能分布配电自动化中应用的干扰问题，必须要调整5G通信信号的通用频率，使其频率保持在3000赫兹以下或者4200赫兹以上。除了这个方法，还可以发展一些抗干扰的过滤器，以减缓卫星信号对5G信号的干扰。

　　尽管以上两个方法在理论上具有可行性，但是更改频率或者采用过滤器，在一定程度上也影响了通信传输的速度，其理论的通信延迟将不会小于1毫秒。所以，在智能分布式配电自动化系統中，通信延迟时间将会加长，可能无法达到配电自动化系统要求的通信时间。

　　随着5G技术的不断发展，一些短距离的5G屏蔽信号器也应运而生。与通信卫星相比，这些屏蔽器材干扰能力和距离有限，但是其带来的副作用也不容忽视。大型国考的过程中，比如高考，5G屏蔽器材应用最为广泛，主要是为了屏蔽手机等含有5G信号的设备，防止作弊。如果智能分布式配电自动化系统分布在考场附近，则极容易收到这种5G信号屏蔽仪的干扰，降低了无线通信的传输效率，使得配电系统短时间内丧失通信功能。但是当这个屏蔽仪关闭时，通信传输也会恢复。所以说这种短暂的信号干扰不会影响整个配电系统的协调性。

　　2.2可行性验证

　　近年来，尽管智能化配电自动化逐渐得到推广，但是有线的通信方式限制了配电自动化的进一步发展。5G通信技术具有良好的安全性、低成本性、高传输速率以及连接广泛性等优点，尽管通信技术的发展不能完全避免信号干扰对5G通信技术的影响，但是其在智能化配电自动化系统中依然发挥着巨大的优势。

　　5G通信技术为智能化配电系统开启了一个良好的方向，很多研究人员及团队已经成功将5G通信技术应用于智能化配电系统，并在实验室搭建了模型。在此基础上，实质检测了5G通信技术的传输速度，并验证了故障发生过程、通信延迟时间、故障切断和供电恢复过程，结果表明，相比于有线通信故障处理时间分钟级提高到了毫秒级。以上模型进一步证实了5G通信技术对智能化配电自动化系统的作用。尽管上一小节介绍了5G通信技术在实验室中与配电自动化系统具有良好的相容性。但是，实际的生活场景不同于实验室，主要原因在于不确定的故障产生因素较多。比如如上文提及的信号干扰和屏蔽系统，这些干扰因素会短时间的影响5G信号的传输速率，但是并不会破坏智能化配电系统的协调性。因此当周围屏蔽信号消失或者关闭时，5G信号能够及时恢复到正常的传输速度，而自动化配电系统也能够恢复正常供电速度与质量。

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