基于5G的电力系统配网自动化网络风险评估研究

在当今数字化时代,电力系统配网自动化的重要性日益突显。电力系统的配网自动化不仅能够提高电力系统的效率和可靠性,还可以降低运营成本和维护成本。然而,随着电力系统自动化程度的提升,网络安全和风险评估也成了关注焦点。文章致力于研究基于5G的电力系统配网自动化网络风险评估方法。文章介绍基于5G的电力系统配网自动化网络风险评估,概述自动化技术在配电网中的应用和5G与电力系统自动化的结合,详细探讨电力系统配网自动化网络风险评估模型的构建和案例研究与实证分析。

基于ISO方法论下的5G电力行业标准化效益评估

本文运用ISO方法论2.0,评估5G技术与标准应用对电力行业所产生的影响。以深圳供电局为评价对象,通过分析深圳供电局的价值链,总结关键价值驱动因素,选定价值链上的工程、输电管理、变电管理、配电管理和电力调度等环节作为评估范围,分析评估范围内所使用到的标准,整理出衡量标准影响的营运指标。评估结果显示,5G标准与技术应用后,在深圳供电局的电力管理中产生了显著的经济效益、社会效益和环境效益,且对不同业务环节产生的效益也有所差异。

Power Allocation and Performance Analysis of the Collaborative NOMA Assisted Relaying Systems in 5G

Serving multiple cell-edge mobile terminals poses multifaceted challenges due to the increased transmission power and interferences, which could be overcome by relay communications. With the recent advancement of 5G technologies, non-orthogonal multiple access(NOMA) has been used at relay node to transmit multiple messages simultaneously to multiple cell-edge users. In this paper, a Collaborative NOMA Assisted Relaying(CNAR) system for 5G is proposed by enabling the collaboration of source-relay(S-R) and relay-destination(R-D) NOMA links. The relay node of the CNAR decodes the message for itself from S-R NOMA signal and transmits the remaining messages to the multiple cell-edge users in R-D link. A simplified-CNAR(S-CNAR) system is then developed to reduce the relay complexity. The outage probabilities for both systems are analyzed by considering outage behaviors in S-R and R-D links separately. To guarantee the data rate, the optimal power allocation among NOMA users is achieved by minimizing the outage probability. The ergodic sum capacity in high SNR regime is also approximated. Our mathematical analysis and simulation results show that CNAR system outperforms existing transmission strategies and S-CNAR reaches similar performance with much lower complexity.

5G定制网技术在海上风电场智慧管理与生态环境监测中的应用实践

[目的]针对现有通信条件难以满足海上风电场工程智慧运维和生态环境监测的需求,探索提出5G定制网方案,以解决海上风电场信号通达性差、网络覆盖不全以及流畅性低的问题。[方法]提出利用5G定制网技术打造了综合运维与监测方案,具体如下:通过在室外部署5G宏基站、塔筒内部署5G室分、水下铺设光网,实现风电场通信网络的立体覆盖;基于5G切片技术,实现一网多用以满足海上风电场对网络差异化的需求;在集控中心机房部署算力节点,通过边缘UPF(用户平面功能)转发专网数据实现算网融合。[结果]文章提出的基于5G技术的海上风电场智慧管理与生态环境监测方案已依托项目进行试点测试,测试结果表明5G基站的最大有效覆盖半径达到11.3 km,稳定传输上行速率达到5 Mbps,满足海域的观测数据回传、无人船视频回传的需求;通过在升压台和风机部署2个2.1G的8TR增强基站提升海域覆盖,绕风电场拉网测试验证了5G专网能够有效地覆盖风电场,覆盖率98.4%,可满足风电场的信号覆盖需求。[结论]通过5G专网覆盖风电场水上海域,通过STN(智能传送网)+水下光网实现水下通信,从而首创性地构筑了立体的海洋监测通信网络,为实现海上风电场的智慧管理与生态环境监测奠定了通信基础。

聚合规模化5G基站的虚拟电厂动态构建与响应实证

由于新能源的渗透率不断提高,电力系统的调节压力日益增大,面临着灵活性短缺的问题。随着虚拟电厂等新兴主体参与到互动中来,广大分布式资源得以被聚合,成为电力系统中不可忽视的调节资源。以面向5G基站的虚拟电厂为研究对象,首先,讨论了5G基站内部子模块响应潜力协同机理,解析构建了不同资源对象的用能模型;其次,分析了规模化5G基站响应的可行域刻画问题,剖析了5G基站响应特性的子模块独立刻画与分类刻画的差异性效果,详细阐述了基于近似闵可夫斯基和的聚合算法中不同方法的可行域偏差;然后,分析了规模化5G基站可行域分类刻画的优势和原理,并基于多个算例进行了有效性验证;最后,基于真实的响应数据展示了规模化5G基站虚拟电厂的响应实证效果。

Antenna Selection and Power Allocation Design for 5G Massive MIMO Uplink Networks

Massive MIMO is one of the key technologies in future 5G communications which can satisfy the requirement of high speed and large capacity. This paper considers antenna selection and power allocation design to promote energy conservation then provide good quality of service(QoS) for the whole massive MIMO uplink network. Unlike previous related works, hardware impairment, transmission efficiency, and energy consumption at the circuit and antennas are involved in massive MIMO networks. In order to ensure the QoS, we consider the minimum rate constraint for each user and the system, which increases the complexity of power allocation problem for maximizing energy and spectral efficiency in massive MIMO system. To this end, a quantum-inspired social emotional optimization(QSEO) algorithm is proposed to obtain the optimal power control strategy in massive MIMO uplink networks. Simulation results assess the great advantages of QSEO which previous strategies do not have.

面向电力物联网的轻量化5G通信关键技术研究

新一代5G通信技术在电力物联网应用中存在功耗和成本居高的问题,所以轻量化5G通信关键技术的相关研究具有重要意义。分析了电力5G典型业务场景需求及电力5G技术演进。重点探讨了轻量化5G终端的复杂度、成本、功耗以及安全性。结合国内主流商用5G网络,分析了轻量化5G峰值速率与电力物联网业务需求匹配特性。对轻量化5G在电力行业应用的演进方向展开了讨论。最后,分析了轻量化5G在电力物联网中部署典型应用案例。

考虑5G基站储能参与配电网供电恢复研究

5G的快速发展使得5G基站储能容量大幅增加,如何充分发挥时常处于休眠状态的基站储能资源,使其参与配电网供电恢复,降低配电网失电量问题亟待研究。该文通过协调基站储能参与配电网供电恢复,以发挥其储能价值。首先,建立风光联合出力场景集,通过赤池信息准则和平方欧式距离确定各时段最优Copula函数,进而对其进行抽样聚类,获得风光典型出力场景集;然后,建立基站备用储能模型,通过正弦函数叠加建立不同区域的通信量模型,利用泰尔熵和修正基尼系数建立综合脆弱度模型确定各基站储能备用时间及备用储能模型,进而获得不同基站储能的可调度容量;最后,以失负荷量损失最小为目标,建立考虑基站储能参与及风光出力波动的含可调参数的两阶段鲁棒优化模型。以改进的IEEE 33节点模型为例进行仿真验证,分别对比了定基站备用时间与该文所提方法确定备用时间、鲁棒优化与确定性优化等方案下系统失负荷量的变化情况。仿真结果表明,5G基站储能可降低失负荷量损失成本,提高风光消纳率。

基于5G NR-U的分布式新能源采集调控策略

随着电力市场的不断发展,电力终端接入规模不断扩大,分布式新能源采集调控策略成为重要的研究热点。通过使用工作于免许可频段的5G空中接口(5G new radio in unlicensed spectrum,5G NR-U)技术可以建立安全、低成本、自主可控的电力无线专网,为实现智能电网中分布式新能源采集调控业务应用提供安全、高速、灵活的平台。文章提出一种基于5G NR-U电力专网的分布式新能源采集调控策略,研究微电网群中的分布式光伏发电新能源信息共享与资源调控,并使用Stackelberg博弈算法求解最优调控策略。仿真结果表明,该调控策略能够显著提高微电网群的消纳能力,提高微电网运行稳定性和安全性。

一种注意力机制LSTM的5G网络地铁节电方法

随着5G网络的规模化建设应用,5G基站设备的大功耗及高能耗成为运营商急需解决的成本问题。针对该问题,提出了一种基于注意力机制LSTM的5G网络地铁节电方法,该方法首先根据地铁特殊业务场景通过特征工程建立了与5G业务场景相关联的业务关键特征,为了尽可能挖掘长时序特征,建立了基于注意力机制的LSTM时序预测模型,实现了小时粒度5G基站业务量的精确预测;其次基于多项式回归模型建立了5G地铁业务量与基站配置量的函数模型,形成节电策略。最后,实现5G基站节电效能的有效评估,通过建立5G基站用电量与基站设备BBU、HUB、RRU等硬件设备功耗函数模型,实现节电策略实施后节电效能的有效评估。实验结果表明,对比传统的5G电力供应模型,该方法能够节省43%的电能。

新型电力负荷管理系统5G通信网络架构研究与展望

极端天气频发与电力负荷的持续增加,给高比例新能源电力系统的电力供需平衡带来挑战,因此需要加快建设新型电力负荷管理系统,实现负荷资源的监测与管理。系统横跨多个安全大区,包含差异化通信需求的各类业务,但缺乏有效的通信网络架构。首先,以典型业务为例分析业务特点与通信需求,对比多种通信技术与业务的适配性,提出采用5G通信技术构建新型电力负荷管理系统通信网络;然后,基于5G独立专网、5G硬切片、5G软切片这3种组网方式,针对不同大区设计不同的系统网络架构与切片方案;最后,对新型电力负荷管理系统5G通信网络未来需要进一步研究的技术进行展望。

基于差异化业务需求的电力5G虚拟专网组网方案研究

5G可在具有更高价值的垂直行业应用场景中为设备赋智、为企业赋值、为产业赋能。电力行业在通信需求方面与5G通信的特点高度契合。文章基于电力业务差异化通信需求,进行5G典型组网方案研究,主要从5G网络发展现状、电力5G业务模型分析、支撑电力业务通信指标的5G关键技术、5G与电力业务适配性分析、电力5G虚拟专网组网架构及组网方案开展研究分析,进一步保证5G在电力场景科学、高效应用,支撑公司5G规模化应用。

5G室内分布系统规划建模及优化算法

由于5G移动通信技术中的多数新业务包括时代智慧家庭、智能工厂、虚拟现实等等都发生在室内场景,因此如何快速规划建设成本低且功率损耗少的5G网络室内分布系统,对电信运营商来说具有重要的意义。建立了更贴近实际场景下的5G室内分布系统规划数学模型,该模型以最小化部署成本和天线间最大输出信号功率偏差为目标,以满足每个天线的期望输出信号功率为约束,是一个带约束的混合变量多目标优化问题。基于哈夫曼编码思想,提出了适合室分系统结构的编码策略,利用该编码策略在MOEA/D-CM2M算法框架下设计出求解该模型的有效算法,并且能够通过一次运行提供多个规划方案。计算机仿真表明建立的模型与提出的算法十分有效,比两个真实案例的原设计分别节省了8.90%和20.09%的成本。

5G智能穿戴设备集成系统在光伏电站安全管控中的应用

针对光伏电站安全运维的需求,开发了基于5G通讯的智能穿戴设备集成系统。通过前端5G智能穿戴设备采集现场人员定位、作业过程、作业行为等数据,后端集成应用系统对采集数据进行AI分析、呈现和预警推送,实现了对光伏基地运维安全风险的实时管控。经实际应用验证了该集成系统可行性和高效性,可供国内光伏电站参考。

基于改进遗传算法的电力无线专网4G、5G基站布点规划优化方法

在电力4G无线专网中引入5G,进行4G、5G融合组网,对提高电力业务通信效率具有重要意义。首先阐述了5G在电力系统中的应用及4G、5G组网方式。然后,综合考虑电力自有业务、电力业务通信需求、电力基站建设成本、基站运行成本,构建了电力无线专网4G、5G基站布点优化模型,对4G、5G基站进行优化布点。其次对遗传算法中编码、初始化种群操作进行优化设计和改进,大幅减少算法迭代次数,提高收敛速度,降低了模型的求解复杂度。最后基于改进模型对电力4G、5G基站布点优化模型进行求解,可以快速给出4G、5G基站优化方案,满足电力通信覆盖率和经济性等要求。仿真算例验证所提模型、改进算法的合理性和有效性。

面向电力巡检的5G室内三维指纹定位算法

针对目前电力巡检机器人在室内环境中存在的三维定位成本高、精度低的问题,文章利用5G信号特征和多信号分类(multiple signal classification,MUSIC)算法,提出面向电力巡检的5G室内三维指纹定位算法。首先构建三维信道模型,以降低多径干扰导致的定位信号参数偏差;其次提出多径定位信号优化算法,以克服随机噪声导致的定位信号相位偏移问题,以此降低定位决策的软硬件成本。仿真结果表明,本算法在三维室内定位精度和定位成本方面实现了较好的性能与平衡。

基于5G技术的海上风电通信系统研究

[目的]海上风电项目众多设备位于海洋之上,交通不便导致运维检修难度大。海上设备信息的快速、无延迟、安全送达陆上显得格外重要。针对通信系统的特殊需求,文章提出了基于5G技术的海上风电场通信系统方案。[方法]首先建立信号覆盖面大、可靠性强的PTN+一体化小基站,再将5G一体化小基站和PTN网关融为一体,通过宽带PTN接入,实现快速、便捷的5G信号覆盖,并采用特定带宽的5G网络,提高通信系统的安全性。[结果]基于PTN+一体化小基站方式的5G通信系统建成后,实现了基于光传输的、支持多业务且利用特定带宽的IP传输。此系统可以帮助规划梳理各风机子系统,实现风机内部全方位信号覆盖,并可以将风机、海上升压站等设备运行状态及数据快速、安全的传输到陆上运维中心,解决风机多子系统、多业务实时安全传输困难的问题。[结论]研究的5G通信系统改善了海上风电通信,并利用特定带宽和新兴技术,实现了海上风电场的通信及时性和可靠性,提高了海上风电场海上运维人员的沟通效率,符合海上风电项目海上设备的通信需求,有望在工程中应用推广。

含备用储能的5G基站虚拟电厂参与电力市场的交易策略研究

随着第五代移动通信(5th generation mobile communication,5G)基站建设数量的剧增,5G基站的备用电池将是一个具有巨大潜能的储能资源。我国电力市场化改革正不断推进,研究5G基站的备用储能参与电力市场交易是实现电网和通信运营商互利共赢的有效途径。考虑到5G基站备用储能参与电力市场的特殊性,建立了计及退化成本和可调度容量的基站储能电池模型,并将零散的基站聚合成5G基站虚拟电厂(virtual power plant,VPP)。然后,将5G基站VPP作为独立的竞价主体,构建双层的电能量-调频辅助服务市场交易决策模型,并利用KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件和对偶理论将双层模型转化为可解的混合整数规划问题。最后,通过算例评估了5G基站备用储能的可调度容量以及所提交易决策模型的有效性。

基于5G的电厂电气设备智能巡检系统设计

常规的电厂电气设备智能巡检系统增加了大量的运算,影响巡检系统的运行效果。因此,设计了基于第五代移动通信技术(5th Generation Mobile Communication Technology,5G)的电厂电气设备智能巡检系统。通过5G网络采集巡检设备的运行状态数据,将数据传输到远程监控中心,确保巡检性能。该系统将电气设备巡检数据存储到数据库中,以确保巡检数据的安全。文章采用系统测试,验证了该系统的运行性能更佳。

新型电力系统下5G的配网保护技术的实践及应用研究

5G是当前信息技术背景下的新型通信技术。5G技术的出现,为相关行业的创新和改革指出了新的方向。随着社会经济的不断发展和进步,为满足人们日益增长的用电需求,电网系统必须要提高其配电网的安全性和可靠性。在新型电力系统的背景下,利用5G技术实现电网配网保护,能有效提高配网的运行效率。结合5G技术网络切片,研究新型电力系统下利用5G技术实现配网保护的有效策略,并通过相关的实践证明基于5G的配网保护技术能有效提高新型电力系统下的电网系统运行效率。