徐溯 張際 刁楊華 劉元瑩 張懿

【摘要】? ? 傳統(tǒng)意義的電話(huà)等通訊設(shè)備采用的是有線(xiàn)通信技術(shù)，主要是利用銅鋁等導(dǎo)電金屬構(gòu)成光纖光纜，后者作為一種肉眼可見(jiàn)實(shí)物傳遞媒介，而信息如聲音等可通過(guò)有線(xiàn)通信技術(shù)進(jìn)行傳播。除了有線(xiàn)通信，近年來(lái)發(fā)展較快速和先進(jìn)的無(wú)線(xiàn)通信也是一種重要的通信技術(shù)。與有線(xiàn)通信技術(shù)不同，無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)不需要有線(xiàn)介質(zhì)的參與，常用的無(wú)線(xiàn)通訊設(shè)備包括收音機(jī)、數(shù)字電視等等。配電自動(dòng)化系統(tǒng)主要有有線(xiàn)傳輸通信模式和無(wú)線(xiàn)傳輸通信模式。但是近年來(lái)，隨著5G通信技術(shù)的不斷發(fā)展和更新，有線(xiàn)傳輸方式因較高的成本和較低的傳輸速率而被逐漸淘汰。本文基于5G通信技術(shù)在智能分布式配電自動(dòng)化中應(yīng)用，探討5G通信技術(shù)的特點(diǎn)以及在智能分布式配電自動(dòng)化中應(yīng)用的可行性。

【關(guān)鍵詞】? ? 有線(xiàn)通信技術(shù)? ? 5G通信技術(shù)? ? 配電自動(dòng)化? ? 可行性

引言：

智能分布式配電自動(dòng)化主要目的是利用先進(jìn)的現(xiàn)代化技術(shù)提供較高的供電質(zhì)量。當(dāng)配電系統(tǒng)遇到故障時(shí)，智能化的系統(tǒng)能夠快速識(shí)別并在短時(shí)間內(nèi)處理故障。通信系統(tǒng)是配電系統(tǒng)的關(guān)鍵組成之一，通信系統(tǒng)的良好運(yùn)行決定了配電效率及質(zhì)量。幾十年來(lái)，隨著通信系統(tǒng)的不斷發(fā)展，各種通信方式層出不窮，主要分為兩大類(lèi)：有線(xiàn)通信方式和無(wú)線(xiàn)通信方式。有線(xiàn)的通信方式需要在各個(gè)配電站點(diǎn)之間通過(guò)光纖或者電纜進(jìn)行連接，信息傳遞質(zhì)量可控，但是成本較高，操作工序繁瑣，主要原因在于一條通信電纜只能具備一個(gè)通信通道。當(dāng)距離較遠(yuǎn)時(shí)，信息傳遞的成本提高，而傳遞質(zhì)量下降。而無(wú)線(xiàn)通信方式由其是5G通信技術(shù)，不需要通信電纜，節(jié)省了成本，同時(shí)信息傳遞比較高效。不過(guò)，有線(xiàn)通信雖然利用不同的通信電纜傳遞信息，盡管成本較高，但是每個(gè)信息相互不干擾。而5G通信技術(shù)當(dāng)時(shí)存在的最大問(wèn)題是信號(hào)的相互干擾，這也影響了其在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用。

一、有線(xiàn)通信和5G通信技術(shù)的特點(diǎn)及其在配電自動(dòng)化過(guò)程中的應(yīng)用

如上文介紹，有線(xiàn)通信在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用，盡管干擾性較小，但是成本較高，信息的傳遞往往局限于短距離傳輸。并且傳遞質(zhì)量和效率較低。與有線(xiàn)通信不同，5G通信的主要傳輸方式是微波，后者的傳輸通道是肉眼不可見(jiàn)的自由空間。因此與有線(xiàn)通信相比節(jié)省了通道費(fèi)用和成本。在智能分布式配電自動(dòng)化中，綜合考慮安裝成本、信息傳遞穩(wěn)定性、可靠性、質(zhì)量和維護(hù)等因素，5G通信技術(shù)也逐漸成為配電自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用的主要通信方式[1]。

智能分布式配電自動(dòng)化是當(dāng)前一種高效的供電模式，其優(yōu)點(diǎn)主要是在電路系統(tǒng)中具備分段開(kāi)關(guān)，當(dāng)局部線(xiàn)路出現(xiàn)問(wèn)題，發(fā)生故障時(shí)，斷路器能夠及時(shí)識(shí)別故障位點(diǎn)，利用分段式開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)區(qū)域功能關(guān)閉和隔離，而其他非問(wèn)題區(qū)保持正常供電。這種高效的故障定位、分析和解決的速度來(lái)源于較快的通信速度。在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中，規(guī)定故障開(kāi)關(guān)的完成時(shí)間小于150毫秒，而信息上傳到主站的時(shí)間小于3秒[2]。而按照有線(xiàn)通信和無(wú)線(xiàn)通信的傳輸速度相比，5G通信技術(shù)盡管會(huì)受到信號(hào)的相互干擾，但是其傳輸速度較快，其理論的通信延遲小于1毫秒，因此可以滿(mǎn)足智能分布式配電自動(dòng)化系統(tǒng)的要求。

二、5G通信技術(shù)在智能分布配電自動(dòng)化中難點(diǎn)和驗(yàn)證

2.1干擾原因及類(lèi)型

隨著通信技術(shù)不斷發(fā)展，我國(guó)構(gòu)建了大量的無(wú)線(xiàn)通信衛(wèi)星，這些衛(wèi)星的頻率大約集中在3000-4200赫茲，與5G通信的頻率相似，導(dǎo)致了信號(hào)的相互干擾。當(dāng)然，按照國(guó)家的相關(guān)規(guī)定，當(dāng)通信衛(wèi)星信號(hào)與5G通信信號(hào)發(fā)生干擾時(shí)，5G通信信號(hào)應(yīng)及時(shí)做出調(diào)整或者回避，以保證衛(wèi)星的通信質(zhì)量。隨著我國(guó)科技水平的不斷提升，衛(wèi)星的數(shù)量也在逐年的提升，因此要想解決5G通信技術(shù)在智能分布配電自動(dòng)化中應(yīng)用的干擾問(wèn)題，必須要調(diào)整5G通信信號(hào)的通用頻率，使其頻率保持在3000赫茲以下或者4200赫茲以上。除了這個(gè)方法，還可以發(fā)展一些抗干擾的過(guò)濾器，以減緩衛(wèi)星信號(hào)對(duì)5G信號(hào)的干擾。

盡管以上兩個(gè)方法在理論上具有可行性，但是更改頻率或者采用過(guò)濾器，在一定程度上也影響了通信傳輸?shù)乃俣龋淅碚摰耐ㄐ叛舆t將不會(huì)小于1毫秒。所以，在智能分布式配電自動(dòng)化系統(tǒng)中，通信延遲時(shí)間將會(huì)加長(zhǎng)，可能無(wú)法達(dá)到配電自動(dòng)化系統(tǒng)要求的通信時(shí)間。

隨著5G技術(shù)的不斷發(fā)展，一些短距離的5G屏蔽信號(hào)器也應(yīng)運(yùn)而生。與通信衛(wèi)星相比，這些屏蔽器材干擾能力和距離有限，但是其帶來(lái)的副作用也不容忽視。大型國(guó)考的過(guò)程中，比如高考，5G屏蔽器材應(yīng)用最為廣泛，主要是為了屏蔽手機(jī)等含有5G信號(hào)的設(shè)備，防止作弊。如果智能分布式配電自動(dòng)化系統(tǒng)分布在考場(chǎng)附近，則極容易收到這種5G信號(hào)屏蔽儀的干擾，降低了無(wú)線(xiàn)通信的傳輸效率，使得配電系統(tǒng)短時(shí)間內(nèi)喪失通信功能。但是當(dāng)這個(gè)屏蔽儀關(guān)閉時(shí)，通信傳輸也會(huì)恢復(fù)。所以說(shuō)這種短暫的信號(hào)干擾不會(huì)影響整個(gè)配電系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性。

2.2可行性驗(yàn)證

近年來(lái)，盡管智能化配電自動(dòng)化逐漸得到推廣，但是有線(xiàn)的通信方式限制了配電自動(dòng)化的進(jìn)一步發(fā)展。5G通信技術(shù)具有良好的安全性、低成本性、高傳輸速率以及連接廣泛性等優(yōu)點(diǎn)，盡管通信技術(shù)的發(fā)展不能完全避免信號(hào)干擾對(duì)5G通信技術(shù)的影響，但是其在智能化配電自動(dòng)化系統(tǒng)中依然發(fā)揮著巨大的優(yōu)勢(shì)。

5G通信技術(shù)為智能化配電系統(tǒng)開(kāi)啟了一個(gè)良好的方向，很多研究人員及團(tuán)隊(duì)已經(jīng)成功將5G通信技術(shù)應(yīng)用于智能化配電系統(tǒng)，并在實(shí)驗(yàn)室搭建了模型。在此基礎(chǔ)上，實(shí)質(zhì)檢測(cè)了5G通信技術(shù)的傳輸速度，并驗(yàn)證了故障發(fā)生過(guò)程、通信延遲時(shí)間、故障切斷和供電恢復(fù)過(guò)程，結(jié)果表明，相比于有線(xiàn)通信故障處理時(shí)間分鐘級(jí)提高到了毫秒級(jí)。以上模型進(jìn)一步證實(shí)了5G通信技術(shù)對(duì)智能化配電自動(dòng)化系統(tǒng)的作用。盡管上一小節(jié)介紹了5G通信技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室中與配電自動(dòng)化系統(tǒng)具有良好的相容性。但是，實(shí)際的生活場(chǎng)景不同于實(shí)驗(yàn)室，主要原因在于不確定的故障產(chǎn)生因素較多。比如如上文提及的信號(hào)干擾和屏蔽系統(tǒng)，這些干擾因素會(huì)短時(shí)間的影響5G信號(hào)的傳輸速率，但是并不會(huì)破壞智能化配電系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性。因此當(dāng)周?chē)帘涡盘?hào)消失或者關(guān)閉時(shí)，5G信號(hào)能夠及時(shí)恢復(fù)到正常的傳輸速度，而自動(dòng)化配電系統(tǒng)也能夠恢復(fù)正常供電速度與質(zhì)量。

除了以上提及的設(shè)備干擾外，如果故障發(fā)生在智能化配電系統(tǒng)，比如配電系統(tǒng)中某條線(xiàn)路與金屬發(fā)生了解除，發(fā)生了嚴(yán)重的電傳導(dǎo)現(xiàn)象，繼而導(dǎo)致配電系統(tǒng)故障。在這種情況下，與該故障點(diǎn)相關(guān)的設(shè)備需要在短時(shí)間內(nèi)上傳故障信息，依據(jù)該信息確定故障地點(diǎn)故障路線(xiàn)。只有明確故障地點(diǎn)和故障路線(xiàn)系統(tǒng)才能夠及時(shí)的切除故障區(qū)間從而恢復(fù)其他供電模塊。如果此時(shí)5G通信存在延時(shí)問(wèn)題，則會(huì)導(dǎo)致故障信息遺漏或者誤判。因此，5G通信技術(shù)應(yīng)用于智能化配電系統(tǒng)是一個(gè)相互作用協(xié)作的過(guò)程，信號(hào)的干擾不能全面否定5G通信技術(shù)其他的性能。

5G通信技術(shù)應(yīng)用于智能配電自動(dòng)化系統(tǒng)是大勢(shì)所趨。主要原因在于，我國(guó)是人口大國(guó)，其用電量和用電范圍較大，因此導(dǎo)致了智能分布式配電系統(tǒng)覆蓋面積較廣，這也導(dǎo)致了通信的通路很多。如果采用有線(xiàn)通信方式，則需要大量的通信通道，在這個(gè)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生極高的投資成本，同時(shí)光纖及光纜容易風(fēng)化，不能夠長(zhǎng)時(shí)間使用。5G通信技術(shù)在自由空間以光波的形式進(jìn)行信號(hào)傳輸，無(wú)需線(xiàn)纜等實(shí)物投資，極大的降低了材料成本。同時(shí)，盡管上文提出了一個(gè)5G信號(hào)干擾器以及不利于自動(dòng)化配電系統(tǒng)的情況，但是需要說(shuō)明的是，信號(hào)干擾往往都是短時(shí)的，并不能損害配電自動(dòng)化系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性。而在5G通信收到干擾的同時(shí)出現(xiàn)系統(tǒng)線(xiàn)路金屬性故障的可能性較低。

因此綜合以上結(jié)論，盡管5G通信技術(shù)存在著一定限制性因素，但是任何新事物的產(chǎn)生到應(yīng)用都需要經(jīng)過(guò)一個(gè)完整的修正過(guò)程，相信在不遠(yuǎn)的將來(lái)，5G通信技術(shù)更加完善，降低甚至是完全解決當(dāng)前存在的問(wèn)題，因此5G通信技術(shù)在智能分布配電自動(dòng)化系統(tǒng)中完全具有可行性。

三、5G通信技術(shù)在智能分布配電自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用中的前景

閉環(huán)的線(xiàn)路發(fā)生故障一般都是長(zhǎng)時(shí)間的損耗或者遇金屬性物質(zhì)燒壞，這種故障非瞬時(shí)，所以很難在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)。線(xiàn)路的損壞多是重合閘導(dǎo)致的，而5G通信技術(shù)應(yīng)用的配電自動(dòng)化系統(tǒng)中，因不需要重合閘而避免了線(xiàn)路損壞，所以降低了故障發(fā)生的概率。

除此之外，5G智能分布式配電自動(dòng)化系統(tǒng)還能夠?qū)╇姷木€(xiàn)路進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)線(xiàn)路發(fā)生故障時(shí)候，能夠及時(shí)定位并完成故障處理過(guò)程。而這種高強(qiáng)度的識(shí)別和修復(fù)能力取決于通信手段和方式。

5G通信技術(shù)不同于重合閘介導(dǎo)的故障處理方式，后者處理故障的時(shí)間約為幾分鐘，而5G故障識(shí)別和處理的時(shí)間能夠縮短100倍，僅僅需要幾毫秒。這種短時(shí)間的故障處理和供電恢復(fù)避免了總開(kāi)關(guān)的關(guān)閉，降低了停電的情況，提高了供電系統(tǒng)的供電質(zhì)量和穩(wěn)定性。智能分布配電自動(dòng)化系統(tǒng)分布廣泛，每一個(gè)模塊都能夠保證供電的正常。

當(dāng)然，要想實(shí)現(xiàn)上述的供電穩(wěn)定系統(tǒng)，只需要安裝一個(gè)5G通信終端，將信號(hào)與不同的配電系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)，無(wú)需光纖電纜就可直線(xiàn)配電操控故障監(jiān)控。當(dāng)然，隨著技術(shù)的不斷革新，5G通信終端也將不斷的更新，而其內(nèi)部的一些元件也在進(jìn)一步的創(chuàng)新，最終能夠進(jìn)一步加快故障識(shí)別和處理速度。

四、結(jié)束語(yǔ)

5G通信技術(shù)是4G通信技術(shù)的進(jìn)一步提升和改進(jìn)，相比較于有線(xiàn)通信方式，5G通信具有較快的傳輸速率、較低的成本以及智能分布式配電自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用潛力。當(dāng)前越來(lái)越多的配電區(qū)域?yàn)榱斯?jié)省成本，提供供電的穩(wěn)定性和質(zhì)量，將5G通信技術(shù)應(yīng)用于配電自動(dòng)化系統(tǒng)中。當(dāng)然，在5G通信技術(shù)發(fā)展的初期，還存在一些當(dāng)前無(wú)法解決的信號(hào)干擾問(wèn)題。這些問(wèn)題在一定程度上限制了其應(yīng)用。

本文從自動(dòng)化配電系統(tǒng)的主要通信方式出發(fā)，指出了有線(xiàn)傳輸方式的缺點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，將有線(xiàn)傳輸方式和無(wú)線(xiàn)傳輸方式，尤其是5G通信進(jìn)行了對(duì)比，肯定了5G通信技術(shù)在智能分布式配電自動(dòng)化中應(yīng)用的潛力。并進(jìn)一步探討了5G通信技術(shù)的特點(diǎn)以及在智能分布式配電自動(dòng)化中應(yīng)用的可行性。

通過(guò)以上內(nèi)容的探究，表明5G通信技術(shù)在智能分布式配電自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用中利大于弊，值得推廣。相信隨著科學(xué)的不斷發(fā)展，5G通信技術(shù)將會(huì)得到不斷改進(jìn)，并實(shí)現(xiàn)與配電自動(dòng)化系統(tǒng)完美結(jié)合，提高供電質(zhì)量，促進(jìn)整個(gè)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)和發(fā)展。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]梁子龍，李曉悅，鄒榮慶，等.基于5G通信智能分布式饋線(xiàn)自動(dòng)化應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2019（7）：7-8.

[2]劉騰飛，葉叢林，朱建磊，等.基于5G通信技術(shù)的智能分布式配電自動(dòng)化系統(tǒng)可行性[J].農(nóng)村電氣化，2019：（1）：21-22.