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【摘要】 5G技术的出现，体现出了我国通信技术的新层次，在实际应用当中具有了新的可能。在电力通信系统当中也是如此，需要能够通过5G技术的应用更好的发挥作用。在本文中，将就5G移动通信技术在电力通信系统的应用进行一定的研究。
【关键词】 5G移动通信技术 电力通信系统 应用
引言：
当前，随着电力通信系统中大量接入分布式电源，配电网（Power Distribution Network， 35kV及以下）的故障特性发生了显著改变，传统依靠过流或者距离元件的故障定位、隔离方法受到了极大的挑战。电流差动保护技术（Differential protection）作为一种在高压输电网中成熟应用的电网技术，具有原理简单、动作可靠、可适应多端电源接入等特点，可以很好地解决分布电源接入对配电网带来的诸多困扰。电流差动保护的动作原理是配电自动化终端（Distribution Terminal Unit， DTU）比较两端或多端同时刻电流值（矢量），当电流差值超过门槛值时判定为故障发生，断开其中的断路器或開关，执行差动保护动作，从而实现了配电网故障的精确定位和隔离。
由于对电流差值的判断需基于同一时刻的电流值，这就要求相互关联的DTU必须保证时间同步，其时间同步精度<10?s。为了判断某一时刻电路的电流差值，DTU之间需要周期性的进行电流信息的交互，交互的周期为833μs （DTU每20ms采样24次， 平均每833μs发送一次采样信息）。为了实现故障的快速检测和隔离，交互信息的传输时延最大不超过15ms（peer to peer的最大时延），对通信的需求中，重点强调时延、可用性、可靠性。
一、5G技术概述
5G技术是在现阶段信息技术不断发展当中形成的产物，具有大带宽、大连接、低时延等特征，能够对人们在实际生产当中信息传输、传输速率方面的要求进行满足。在电力通信系统建设当中，考虑与5G技术相结合，更好的满足电力通信系统以可靠、高效的方式运行，满足实际工作需求。
5G技术的发展应用，将带动数字化科技发展变革，能够有效的融合人工智能、云计算与大数据等技术，以此为基础形成具有智能化、现代化特征的网络系统。5G的网络结构更加灵活，从而能实现毫秒级时延，满足电力通信系统
二、测试流程
基于5G无线测试系统的差动保护业务流程：
1. DTU开机后，通过电力专用5G CPE连接到5G网络，并通过CPE的精准授时接口实现小于10μs时间同步。
2.每个DTU采集电流值，并按照预定的833μs周期将电流值通过本端电力专用5G CPE发送给对端电力专用5G CPE，进一步发送给对端DTU。
3.每个DTU接收来自其相邻DTU的电流采样值，并比较同一时刻自身采样值与相邻DTU的采样值的差值，若差值超过了某一个阈值，则DTU主动断开与其相连DTU之间的电路，加以隔离。
三、时延测试（整体及分段测试时延）
差动保护业务重点关注本端DTU接口到对端DTU接口时延。本次测试中，我们以两个协议转换服务器之间的ping包时延除以2作为DTU到DTU单向传输时延的近似值（考虑到DTU到协议转换服务器通信时延，及协议转换时间很小，约0.1ms，可忽略）。
DTU通过解析SV规约，记录本次上电后与对端DTU通信的最大时延，通过液晶屏显示。
测试结论：外场空口场景下，通信终端间最大端到端时延< 15ms，满足测试要求。
四、通信系统可靠性测试
4.1网络设备可靠性
设备可靠性是指设备机能在时间上的稳定性程度，或者说在一定时间内，不发生问题的程度。本次外场测试的通信系统可靠性可满足要求，随设备上网提供可用度预计。
4.2通信模块在线率
测试终端的在线情况，每分钟与通信终端通信1次（获取通信终端的心跳），在线率计算方法为：
在线率 = 实际成功通信次数/理论成功通信次数 * 100%
测试预期 CPE工作正常，ping测返回时延正常，测试期间CPE始终在线
4.3通信模块可靠性
参照网络设备的可靠性，本次外场测试的通信模块可靠性可满足要求，随模块上网提供可用度预计。
4.4丢包率
测试基站gNB在轻载状态下业务丢包率，采用PC模拟DTU的发包情况，以100000个数据包为1组分别记录3组。
测试结论：测试期间无丢包，满足测试要求
五、差动保护和配网自动化业务测试
5.1差动保护业务测试
1.同步和采样精度测试
根据现场实际CT、PT变比进行设置定值。
单体模拟量测试方法：本侧分别加模拟量Ia=2∠0°（A），Ib=2∠240°（A），Ic=2∠120°（A），对侧分别加模拟量Ia=2∠180°（A），Ib=2∠60°（A），Ic=2∠300°（A），单相模拟量符合遥测5P20的标准，理论值Id=0（A），允许误差±0.1A;理论值Ir=2A，允许误差±0.1A。
单体开入量及压板测试方法;
断路器位置通过实际开关的位置，装置能够正确显示分合位，对应的遥信显示正确;
当总功能压板退出时，所有保护不出口;
当总功能压板投入、差动保护压板投入，差动保护正常动作;
当总功能压板投入、母线差动保护压板投入，母线差动保护正常动作。
按照拓扑图进行数据验证，本侧分别加模拟量，Ia=1∠0°（A），Ib=1∠240°（A），Ic=1∠120°（A），对侧分别加模拟量Ia=1∠30°（A），Ib=2∠270°（A），Ic=2∠150°（A），查看对应DTU的DSP数据正确性。角度误差10°之内不会影响差动保护的可靠动作。
5.2测试步骤
1. DTU开机，并接入5G网络。
2.启动继电保护测试仪。
3.在继电保护测试仪上修改DTU的电流幅值和相位值，设置同时刻触发加量测试。
4.在DTU侧记录本侧和对侧的电流幅值、相位值、差流数据和制流数据。
5.3测试结果
1. DTU上收到的本侧和对侧电流幅值和相位值能够与继电保护测试仪上设置的电流幅值和相位值一致。
2. DTU上查看的差流数据和制流数据能够与理论值一致。
六、结束语
在上文中，我们对5G移动通信技术在电力通信系统的应用进行了一定的研究。在实际工作开展当中，需要能够对5G技术特点进行把握，根据电力通信系统运行特点与技术发展需求做好技术的应用，同时积极做好技术的研究优化，在做好电力通信网资源有效优化的情况下，做好电力系统的建设。
参 考 文 献
[1]王昊.5G无线通信技术的关键技术应用研究[J].中国新通信，2019，（14）.119.
[2]张松，王金宇，王圣达.5G移动通信技术在电力通信系统的应用探究[J].中国新通信，2019，（23）.6.
[3]李维.5G无线通信技术及其相关应用[J].通信电源技术，2019，（1）.194-195.
[4]汪小路.5G通信技术应用场景和关键技术探讨[J].网络安全技术与应用， 2019，（3）.51-52.
【关键词】 5G移动通信技术 电力通信系统 应用
引言：
当前，随着电力通信系统中大量接入分布式电源，配电网（Power Distribution Network， 35kV及以下）的故障特性发生了显著改变，传统依靠过流或者距离元件的故障定位、隔离方法受到了极大的挑战。电流差动保护技术（Differential protection）作为一种在高压输电网中成熟应用的电网技术，具有原理简单、动作可靠、可适应多端电源接入等特点，可以很好地解决分布电源接入对配电网带来的诸多困扰。电流差动保护的动作原理是配电自动化终端（Distribution Terminal Unit， DTU）比较两端或多端同时刻电流值（矢量），当电流差值超过门槛值时判定为故障发生，断开其中的断路器或開关，执行差动保护动作，从而实现了配电网故障的精确定位和隔离。
由于对电流差值的判断需基于同一时刻的电流值，这就要求相互关联的DTU必须保证时间同步，其时间同步精度<10?s。为了判断某一时刻电路的电流差值，DTU之间需要周期性的进行电流信息的交互，交互的周期为833μs （DTU每20ms采样24次， 平均每833μs发送一次采样信息）。为了实现故障的快速检测和隔离，交互信息的传输时延最大不超过15ms（peer to peer的最大时延），对通信的需求中，重点强调时延、可用性、可靠性。
一、5G技术概述
5G技术是在现阶段信息技术不断发展当中形成的产物，具有大带宽、大连接、低时延等特征，能够对人们在实际生产当中信息传输、传输速率方面的要求进行满足。在电力通信系统建设当中，考虑与5G技术相结合，更好的满足电力通信系统以可靠、高效的方式运行，满足实际工作需求。
5G技术的发展应用，将带动数字化科技发展变革，能够有效的融合人工智能、云计算与大数据等技术，以此为基础形成具有智能化、现代化特征的网络系统。5G的网络结构更加灵活，从而能实现毫秒级时延，满足电力通信系统
二、测试流程
基于5G无线测试系统的差动保护业务流程：
1. DTU开机后，通过电力专用5G CPE连接到5G网络，并通过CPE的精准授时接口实现小于10μs时间同步。
2.每个DTU采集电流值，并按照预定的833μs周期将电流值通过本端电力专用5G CPE发送给对端电力专用5G CPE，进一步发送给对端DTU。
3.每个DTU接收来自其相邻DTU的电流采样值，并比较同一时刻自身采样值与相邻DTU的采样值的差值，若差值超过了某一个阈值，则DTU主动断开与其相连DTU之间的电路，加以隔离。
三、时延测试（整体及分段测试时延）
差动保护业务重点关注本端DTU接口到对端DTU接口时延。本次测试中，我们以两个协议转换服务器之间的ping包时延除以2作为DTU到DTU单向传输时延的近似值（考虑到DTU到协议转换服务器通信时延，及协议转换时间很小，约0.1ms，可忽略）。
DTU通过解析SV规约，记录本次上电后与对端DTU通信的最大时延，通过液晶屏显示。
测试结论：外场空口场景下，通信终端间最大端到端时延< 15ms，满足测试要求。
四、通信系统可靠性测试
4.1网络设备可靠性
设备可靠性是指设备机能在时间上的稳定性程度，或者说在一定时间内，不发生问题的程度。本次外场测试的通信系统可靠性可满足要求，随设备上网提供可用度预计。
4.2通信模块在线率
测试终端的在线情况，每分钟与通信终端通信1次（获取通信终端的心跳），在线率计算方法为：
在线率 = 实际成功通信次数/理论成功通信次数 * 100%
测试预期 CPE工作正常，ping测返回时延正常，测试期间CPE始终在线
4.3通信模块可靠性
参照网络设备的可靠性，本次外场测试的通信模块可靠性可满足要求，随模块上网提供可用度预计。
4.4丢包率
测试基站gNB在轻载状态下业务丢包率，采用PC模拟DTU的发包情况，以100000个数据包为1组分别记录3组。
测试结论：测试期间无丢包，满足测试要求
五、差动保护和配网自动化业务测试
5.1差动保护业务测试
1.同步和采样精度测试
根据现场实际CT、PT变比进行设置定值。
单体模拟量测试方法：本侧分别加模拟量Ia=2∠0°（A），Ib=2∠240°（A），Ic=2∠120°（A），对侧分别加模拟量Ia=2∠180°（A），Ib=2∠60°（A），Ic=2∠300°（A），单相模拟量符合遥测5P20的标准，理论值Id=0（A），允许误差±0.1A;理论值Ir=2A，允许误差±0.1A。
单体开入量及压板测试方法;
断路器位置通过实际开关的位置，装置能够正确显示分合位，对应的遥信显示正确;
当总功能压板退出时，所有保护不出口;
当总功能压板投入、差动保护压板投入，差动保护正常动作;
当总功能压板投入、母线差动保护压板投入，母线差动保护正常动作。
按照拓扑图进行数据验证，本侧分别加模拟量，Ia=1∠0°（A），Ib=1∠240°（A），Ic=1∠120°（A），对侧分别加模拟量Ia=1∠30°（A），Ib=2∠270°（A），Ic=2∠150°（A），查看对应DTU的DSP数据正确性。角度误差10°之内不会影响差动保护的可靠动作。
5.2测试步骤
1. DTU开机，并接入5G网络。
2.启动继电保护测试仪。
3.在继电保护测试仪上修改DTU的电流幅值和相位值，设置同时刻触发加量测试。
4.在DTU侧记录本侧和对侧的电流幅值、相位值、差流数据和制流数据。
5.3测试结果
1. DTU上收到的本侧和对侧电流幅值和相位值能够与继电保护测试仪上设置的电流幅值和相位值一致。
2. DTU上查看的差流数据和制流数据能够与理论值一致。
六、结束语
在上文中，我们对5G移动通信技术在电力通信系统的应用进行了一定的研究。在实际工作开展当中，需要能够对5G技术特点进行把握，根据电力通信系统运行特点与技术发展需求做好技术的应用，同时积极做好技术的研究优化，在做好电力通信网资源有效优化的情况下，做好电力系统的建设。
参 考 文 献
[1]王昊.5G无线通信技术的关键技术应用研究[J].中国新通信，2019，（14）.119.
[2]张松，王金宇，王圣达.5G移动通信技术在电力通信系统的应用探究[J].中国新通信，2019，（23）.6.
[3]李维.5G无线通信技术及其相关应用[J].通信电源技术，2019，（1）.194-195.
[4]汪小路.5G通信技术应用场景和关键技术探讨[J].网络安全技术与应用， 2019，（3）.51-52.