摘要：隨著5G技術(shù)的飛速發(fā)展，其高速率、低延遲、大連接等優(yōu)勢(shì)為電力行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能升級(jí)提供了新的機(jī)遇。然而，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)面臨著數(shù)據(jù)傳輸速度慢、網(wǎng)絡(luò)延遲高、安全性差等問(wèn)題，亟需新的技術(shù)方案。而多接入邊緣計(jì)算技術(shù)將計(jì)算和存儲(chǔ)任務(wù)下沉到網(wǎng)絡(luò)邊緣，提升了數(shù)據(jù)處理效率和安全性。5G與MEC技術(shù)結(jié)合，為電力行業(yè)智能發(fā)展帶來(lái)了新的可能。因此，本文首先概述了5G和MEC技術(shù)的原理和特點(diǎn)，分析了二者結(jié)合的優(yōu)勢(shì)，探討了“5G+MEC”技術(shù)在智能電網(wǎng)管理、配電自動(dòng)化、電力設(shè)備維護(hù)和電力數(shù)據(jù)安全等場(chǎng)景中的應(yīng)用價(jià)值和效果。最后，通過(guò)案例分析，展示了“5G+MEC”技術(shù)在電力行業(yè)中的應(yīng)用效果，并展望了未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：5G；MEC；電力行業(yè)

一、引言

（一）5G技術(shù)原理與特點(diǎn)

5G技術(shù)基于OFDM和多址接入技術(shù)，融合可變長(zhǎng)子載波、多天線MIMO和波束賦形等技術(shù)，構(gòu)建了大帶寬、低時(shí)延、高可靠的網(wǎng)絡(luò)。5G技術(shù)包含eMBB、uRLLC和mMTC三大應(yīng)用場(chǎng)景，滿足高速互聯(lián)網(wǎng)接入、低時(shí)延關(guān)鍵任務(wù)通信和物聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模連接的需求。5G網(wǎng)絡(luò)提供超過(guò)100 Mbit/s的體驗(yàn)速率，局部熱點(diǎn)區(qū)域能夠達(dá)數(shù)十吉比特每秒，支持高質(zhì)量視頻流和虛擬現(xiàn)實(shí)等應(yīng)用?？湛跁r(shí)延低至1毫秒，適用于自動(dòng)駕駛和遠(yuǎn)程醫(yī)療等即時(shí)響應(yīng)場(chǎng)景。5G網(wǎng)絡(luò)的可靠性高達(dá)99.999%，支持低功耗、大連接、低成本的海量終端接入，適用于智能城市和智能家居。網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)將網(wǎng)絡(luò)虛擬化為多個(gè)端到端、具有不同特性的邏輯子網(wǎng)，滿足不同行業(yè)和應(yīng)用場(chǎng)景的差異化需求，使網(wǎng)絡(luò)更加靈活高效 [1]。

（二）MEC技術(shù)原理與特點(diǎn)

多接入邊緣計(jì)算技術(shù)（MEC）通過(guò)在無(wú)線接入側(cè)部署通用服務(wù)器，將計(jì)算和數(shù)據(jù)緩存任務(wù)下沉至用戶(hù)側(cè)邊緣節(jié)點(diǎn)，縮短了業(yè)務(wù)響應(yīng)時(shí)延，滿足5G網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)延、帶寬和能力開(kāi)放的需求。MEC技術(shù)的核心優(yōu)勢(shì)在于計(jì)算卸載功能，通過(guò)將用戶(hù)終端的計(jì)算任務(wù)轉(zhuǎn)移至MEC服務(wù)器處理，可以顯著減少終端設(shè)備的計(jì)算負(fù)擔(dān)，同時(shí)提高響應(yīng)速度，這一特性對(duì)于需要增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)等高計(jì)算能力和低時(shí)延的應(yīng)用尤為重要。緩存技術(shù)是MEC的另一個(gè)關(guān)鍵特點(diǎn)，MEC服務(wù)器可以將熱點(diǎn)圖片、視頻等熱點(diǎn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本地，從而能夠直接與請(qǐng)求方建立連接并提供信息，不僅減少了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)延，也降低了對(duì)核心網(wǎng)絡(luò)的依賴(lài)，提升了用戶(hù)的使用體驗(yàn)。例如，觀看熱門(mén)視頻時(shí)，用戶(hù)可以享受更快的加載速度和更流暢的播放體驗(yàn)[2]。分流技術(shù)也是MEC的重要特點(diǎn)之一，它減少了時(shí)延，增強(qiáng)了用戶(hù)體驗(yàn)。

（三）5G與MEC的結(jié)合優(yōu)勢(shì)

5G與MEC技術(shù)的結(jié)合為電力行業(yè)帶來(lái)了顯著優(yōu)勢(shì)。5G的超大規(guī)模連接和超低時(shí)延特性，滿足了電力行業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)采集、移動(dòng)接入和自動(dòng)控制的需求，為智能電網(wǎng)的高效運(yùn)行提供了穩(wěn)定可靠的連接。5G網(wǎng)絡(luò)切片與MEC的集成部署，通過(guò)創(chuàng)建多個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)并根據(jù)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行優(yōu)化，提升了智能電網(wǎng)的安全性和可靠性，增強(qiáng)了差異化服務(wù)的保障能力。MEC的部署則將計(jì)算和存儲(chǔ)任務(wù)下沉至邊緣節(jié)點(diǎn)，減少了核心網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)，提高了業(yè)務(wù)處理效率。此外，“5G+MEC”技術(shù)還促進(jìn)了電力行業(yè)的業(yè)務(wù)創(chuàng)新，引入配電自動(dòng)化、智能機(jī)器人巡檢和電力AR/VR等新興業(yè)務(wù)，推動(dòng)業(yè)務(wù)模式轉(zhuǎn)型升級(jí)。在成本控制方面，本地存儲(chǔ)和運(yùn)算減少了數(shù)據(jù)傳輸需求，節(jié)省了傳輸資源和帶寬使用成本。同時(shí)，數(shù)據(jù)本地處理和存儲(chǔ)降低了數(shù)據(jù)泄露風(fēng)險(xiǎn)，為電力系統(tǒng)提供了更高階的安全保障[3]。

二、“5G+MEC”技術(shù)在電力行業(yè)的應(yīng)用場(chǎng)景

（一）智能電網(wǎng)管理

在電力行業(yè)中，5G與MEC技術(shù)地結(jié)合在多個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景中展現(xiàn)其強(qiáng)大的潛力和效果。特別是在智能電網(wǎng)管理方面，“5G+MEC”技術(shù)通過(guò)多種創(chuàng)新應(yīng)用極大地提升了電網(wǎng)的智能化水平和管理效率。

首先，智慧工地是“5G+MEC”技術(shù)在電力行業(yè)的典型應(yīng)用。在變電站建設(shè)過(guò)程中，利用5G安全帽、5G塔機(jī)安全監(jiān)控、5G手機(jī)巡檢，以及“BIM+VR”技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工地的實(shí)時(shí)監(jiān)控、安全管理和進(jìn)度控制。5G安全帽配備了高清攝像頭和傳感器，能夠?qū)崟r(shí)傳輸工地的現(xiàn)場(chǎng)視頻和環(huán)境數(shù)據(jù)，確保工人的安全。5G塔機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)塔機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理安全隱患。而通過(guò)5G手機(jī)巡檢，管理人員可以隨時(shí)隨地檢查現(xiàn)場(chǎng)，提升了工作效率?！癇IM+VR”技術(shù)的結(jié)合，使施工人員可以通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)完成模擬操作和培訓(xùn)，提高施工的準(zhǔn)確性和效率。

其次，5G鷹眼系統(tǒng)是另一項(xiàng)重要應(yīng)用，它集成了多目標(biāo)跟蹤和視頻算法程序，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)可視區(qū)域內(nèi)目標(biāo)的實(shí)時(shí)跟蹤和報(bào)警。該系統(tǒng)能夠滿足變電站、高壓輸電線路等重要設(shè)施的高等級(jí)安保需求。通過(guò)高清攝像頭和AI算法，5G鷹眼系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)識(shí)別和跟蹤可疑人員和物體，并在異常情況發(fā)生時(shí)及時(shí)報(bào)警，能夠提升了電網(wǎng)設(shè)施的安全保障能力[4]。

最后，“5G+AR”遠(yuǎn)程輔助檢修平臺(tái)也是“5G+MEC”技術(shù)在智能電網(wǎng)管理中的一項(xiàng)創(chuàng)新應(yīng)用。通過(guò)搭建AR遠(yuǎn)程輔助維護(hù)平臺(tái)，現(xiàn)場(chǎng)人員可以利用AR設(shè)備與后臺(tái)專(zhuān)家“面對(duì)面”溝通，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程技術(shù)支持和故障診斷。這種方式不僅提高了現(xiàn)場(chǎng)檢修的效率和準(zhǔn)確性，還可以實(shí)施專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)和指導(dǎo)業(yè)務(wù)生產(chǎn)。

（二）配電自動(dòng)化

配電自動(dòng)化是5G與MEC技術(shù)在電力行業(yè)中的又一應(yīng)用領(lǐng)域。該場(chǎng)景中，5G技術(shù)的高穩(wěn)定性、高可靠性和大帶寬特性為配電系統(tǒng)提供了強(qiáng)有力的支持，使配電狀態(tài)的感知和線路保護(hù)得以實(shí)現(xiàn)，從而提升了整個(gè)電網(wǎng)的安全性、可靠性和靈活性。

在配電狀態(tài)感知方面，5G技術(shù)展現(xiàn)出其強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)利用5G網(wǎng)絡(luò)的高帶寬和高可靠性，將采集到的高精度錄波波形和海量實(shí)時(shí)電氣量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至配電自動(dòng)化主站。這一過(guò)程不僅保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和及時(shí)性，還提高了數(shù)據(jù)的精度和完整性。實(shí)時(shí)上傳的高精度數(shù)據(jù)可以為配電系統(tǒng)的監(jiān)控和管理提供準(zhǔn)確的信息支持，確保電網(wǎng)業(yè)務(wù)的安全性和可靠性。例如，在配電系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓、電流等關(guān)鍵參數(shù)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理異常情況，避免故障的發(fā)生。

開(kāi)關(guān)站線路縱差保護(hù)也是5G技術(shù)在配電自動(dòng)化中的關(guān)鍵應(yīng)用。5G的超低時(shí)延和超高安全性使其能夠承載線路縱差保護(hù)信號(hào)的傳輸，這種保護(hù)方式需要在極短的時(shí)間內(nèi)傳遞和處理保護(hù)信號(hào)，以確保線路故障能夠被迅速檢測(cè)和隔離，從而保護(hù)電網(wǎng)的安全運(yùn)行。5G技術(shù)的應(yīng)用使線路縱差保護(hù)的信號(hào)傳輸時(shí)延得以滿足，顯著提升了線路保護(hù)的響應(yīng)速度和準(zhǔn)確性。例如，在電網(wǎng)運(yùn)行中，當(dāng)某條線路發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置可以在毫秒級(jí)別時(shí)間內(nèi)通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)傳輸故障信號(hào)，迅速采取保護(hù)措施，防止故障擴(kuò)大，保障電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

（三）電力設(shè)備維護(hù)

在電力設(shè)備維護(hù)方面，5G與MEC技術(shù)的結(jié)合展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。通過(guò)智能巡檢機(jī)器人和無(wú)人機(jī)巡檢系統(tǒng)，電力設(shè)備維護(hù)的效率和準(zhǔn)確性得到了提升，同時(shí)也增強(qiáng)了電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性和安全性。

首先，5G智能電站巡檢機(jī)器人利用5G通信技術(shù)，可以實(shí)時(shí)回傳高清的巡檢畫(huà)面、環(huán)境信息和設(shè)備數(shù)據(jù)。通過(guò)將這些數(shù)據(jù)傳輸至MEC平臺(tái)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)完成人工智能分析，判斷巡檢區(qū)域內(nèi)的環(huán)境和設(shè)備是否存在異常。這種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸和分析能力，使巡檢機(jī)器人能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)和報(bào)告潛在的問(wèn)題，避免設(shè)備故障和事故的發(fā)生。例如，當(dāng)巡檢機(jī)器人檢測(cè)設(shè)備溫度異常或有異物侵入時(shí)，系統(tǒng)會(huì)立即發(fā)出警報(bào)，并將相關(guān)信息傳送至維護(hù)人員，確保問(wèn)題能夠得到迅速處理。此外，巡檢機(jī)器人還具備遠(yuǎn)程控制和調(diào)度功能，維護(hù)人員可以通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)對(duì)機(jī)器人完成遠(yuǎn)程操作，靈活調(diào)整巡檢路線和任務(wù)，提高巡檢的覆蓋范圍和效率。

其次，無(wú)人機(jī)巡檢是5G技術(shù)在電力設(shè)備維護(hù)中的另一應(yīng)用。通過(guò)利用5G網(wǎng)絡(luò)，無(wú)人機(jī)可以實(shí)現(xiàn)變電站及線路的實(shí)時(shí)巡檢，提升了故障發(fā)現(xiàn)后的處理效率。無(wú)人機(jī)配備了高清攝像頭和各種傳感器，能夠在巡檢過(guò)程中實(shí)時(shí)傳輸影像和數(shù)據(jù)至地面控制中心，MEC平臺(tái)可以基于人工智能圖像識(shí)別技術(shù)，對(duì)巡檢影像進(jìn)行自動(dòng)分析，快速識(shí)別設(shè)備的異常狀況。例如，當(dāng)無(wú)人機(jī)巡檢至高壓線路時(shí)，系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)檢測(cè)線路上的破損、老化和其他潛在隱患，并生成巡檢報(bào)告供維護(hù)人員參考。相比傳統(tǒng)的人工巡檢方式，無(wú)人機(jī)巡檢具有速度快、覆蓋面廣、準(zhǔn)確性高等優(yōu)點(diǎn)，能夠顯著提高電力設(shè)備的巡檢效率和故障處理速度。

（四）電力數(shù)據(jù)安全

在電力數(shù)據(jù)安全方面，5G與MEC技術(shù)的結(jié)合提供了多層次的保護(hù)措施，顯著提升了電力企業(yè)的數(shù)據(jù)安全性。通過(guò)數(shù)據(jù)不出站點(diǎn)、本地卸載和安全隔離等方式，“5G+MEC”技術(shù)為電力行業(yè)打造了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)保護(hù)機(jī)制。

“5G+MEC”技術(shù)能夠?qū)⒑诵木W(wǎng)用戶(hù)面下沉至電力基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)不出站點(diǎn)。該技術(shù)措施確保電力企業(yè)的敏感數(shù)據(jù)在本地處理和存儲(chǔ)，避免了數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中可能遭受的風(fēng)險(xiǎn)和威脅。例如，在變電站中，生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)可以在本地處理，無(wú)需傳輸至遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心，降低了數(shù)據(jù)被截獲或篡改風(fēng)險(xiǎn)。

MEC技術(shù)的分流功能實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)本地卸載，保障了電力企業(yè)各項(xiàng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的私密性和安全性。通過(guò)將變電站生產(chǎn)及管理數(shù)據(jù)在本地處理存儲(chǔ)，可以減少數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的暴露風(fēng)險(xiǎn)，提高了數(shù)據(jù)處理的效率和安全性。MEC平臺(tái)在邊緣節(jié)點(diǎn)上快速處理數(shù)據(jù)，并將結(jié)果反饋給本地系統(tǒng)，不僅提升了數(shù)據(jù)處理的速度，還增強(qiáng)了數(shù)據(jù)的安全保護(hù)。例如，變電站的生產(chǎn)數(shù)據(jù)可以在本地MEC服務(wù)器上完成處理和分析，避免數(shù)據(jù)外流，確保數(shù)據(jù)的私密性和安全性[5]。

“5G+MEC”技術(shù)結(jié)合網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，能夠構(gòu)建基于業(yè)務(wù)粒度的電力虛擬專(zhuān)網(wǎng)，滿足電力企業(yè)對(duì)不同隔離要求和不同類(lèi)型業(yè)務(wù)流的安全隔離需求。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，電力企業(yè)可以根據(jù)不同業(yè)務(wù)的安全需求，創(chuàng)建多個(gè)獨(dú)立的虛擬網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以具有不同的安全策略和訪問(wèn)控制，這種方式提高了網(wǎng)絡(luò)的靈活性和安全性，確保不同業(yè)務(wù)之間的數(shù)據(jù)隔離和安全保護(hù)。例如，電力企業(yè)可以為生產(chǎn)控制系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)和客戶(hù)服務(wù)系統(tǒng)分別創(chuàng)建獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)切片，確保各系統(tǒng)之間的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)互不干擾，提升整體數(shù)據(jù)安全水平。

三、“5G+MEC”技術(shù)在電力行業(yè)的應(yīng)用案例分析

在電力行業(yè)，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸方式已經(jīng)無(wú)法滿足日益增長(zhǎng)的智能需求。以國(guó)網(wǎng)某水口發(fā)電集團(tuán)為例，該集團(tuán)通過(guò)5G MEC（移動(dòng)邊緣計(jì)算）技術(shù)的應(yīng)用，成功實(shí)現(xiàn)了智慧通航管理。具體而言，在通航樞紐區(qū)域內(nèi)建設(shè)了5G MEC網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)船舶通航情況。便攜式5G布控球快速部署在視頻圖像采集點(diǎn)，通過(guò)無(wú)線接入方式，采集的高清視頻信號(hào)得以高效回傳。企業(yè)機(jī)房中的5G核心網(wǎng)設(shè)備則負(fù)責(zé)用戶(hù)認(rèn)證控制和數(shù)據(jù)安全處理，此舉不僅大幅度提升了監(jiān)控效果，還保證了數(shù)據(jù)安全性。

在應(yīng)用中，“5G +MEC”技術(shù)顯著改善了傳統(tǒng)4G網(wǎng)絡(luò)下的視頻傳輸質(zhì)量和時(shí)延問(wèn)題。邊緣計(jì)算平臺(tái)使視頻數(shù)據(jù)在本地進(jìn)行處理和傳輸，避免了長(zhǎng)距離傳輸帶來(lái)的延遲問(wèn)題。5G網(wǎng)絡(luò)的高帶寬和低時(shí)延特性，使高清視頻可以實(shí)時(shí)回傳，調(diào)度人員能夠高效監(jiān)控和應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況。測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，在電力5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下，下行帶寬高達(dá)800MB至1GB，上行帶寬實(shí)現(xiàn)定制化，支持多路高清視頻傳輸。該案例展示了5G MEC在提升網(wǎng)絡(luò)性能和業(yè)務(wù)效率方面的巨大潛力，優(yōu)化了現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，提升了成本效益。通過(guò)無(wú)線接入方式，避免了傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)布線的復(fù)雜性和高成本，特別是在地形復(fù)雜的區(qū)域。同時(shí)，由于數(shù)據(jù)不出企業(yè)本地，節(jié)省了公網(wǎng)傳輸?shù)牧髁抠M(fèi)用，提升了數(shù)據(jù)安全系數(shù)。通過(guò)5G MEC技術(shù)的應(yīng)用，國(guó)網(wǎng)某水口發(fā)電集團(tuán)成功應(yīng)對(duì)了電力行業(yè)數(shù)據(jù)傳輸和處理的多重挑戰(zhàn)，展示了5G MEC在提升網(wǎng)絡(luò)性能和業(yè)務(wù)效率方面的顯著優(yōu)勢(shì)。該案例不僅為其他電力企業(yè)提供了可借鑒的創(chuàng)新路徑，也預(yù)示了5G MEC在電力行業(yè)乃至更多領(lǐng)域中發(fā)揮更重要作用的可能性。

四、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)分析國(guó)網(wǎng)某水口發(fā)電集團(tuán)應(yīng)用“5G +MEC”技術(shù)案例，可以看出“5G +MEC”技術(shù)在電力行業(yè)具有巨大的應(yīng)用潛力和價(jià)值。該技術(shù)的引入不僅顯著提升了網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量和效率，還解決了傳統(tǒng)4G網(wǎng)絡(luò)在視頻傳輸中的時(shí)延問(wèn)題。高帶寬和低時(shí)延的5G網(wǎng)絡(luò)以及邊緣計(jì)算平臺(tái)的本地?cái)?shù)據(jù)處理能力，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和安全性。該案例為電力行業(yè)提供了一個(gè)成功范例，展示了“5G +MEC”技術(shù)在優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、降低成本和提升數(shù)據(jù)安全性方面的優(yōu)勢(shì)。未來(lái)，隨著“5G +MEC”技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用場(chǎng)景的擴(kuò)展，它將在電力行業(yè)乃至更多的領(lǐng)域中發(fā)揮更加重要的作用，推動(dòng)行業(yè)智能化和數(shù)字化進(jìn)程。

作者單位：劉茂彬 吳家奇 蔣小莉 國(guó)網(wǎng)淮南供電公司

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