“电网+5G”-电力物联网深度报告
探讨5G时代物联网技术在电力系统中的应用
探讨5G时代物联网技术在电力系统中的应用摘要：电力电子技术的发展，让电力系统变为一个多传感器系统；而通信技术的发展，又令电力系统在多传感器系统的基础上升级为一个物联网系统。
在即将到来的5G时代，物联网必将迎来新一轮的技术飞跃，得益于此，电力系统也将朝着更可靠、更高效、更智能的方向发展。
关键词：5G时代；物联网技术；电力系统一、5G时代与物联网系统的发展中华人民共和国工业和信息化部门颁布的《物联网“十二五”的发展规划》中指出，更大程度地发挥物联网作用，需要加大对物联网应用和发展的推进力度，不断更新相关方面的技术和应用，实现在现有基础上的创新突破。
当前，物联网的中心内容是互联网。
它是在互联网的基础上进行优化和提升的。
物联网是通过射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，在规定的范围内进行物物之间的关联和信息交换。
物联网技术之所以得到发展，首先是由于5G时代的到来，通信技术不断发展，很大程度上丰富了物联网的发展内容。
其次，伴随着技术方面不断的创新和研发，现阶段的物联网具备智能感知、技术识别系统和信息通信等技术。
在物联网飞速发展的大背景下，电力系统的发展也在逐步提升，智能感知技术和自动化信息技术更是得到了广泛应用。
伴随着物联网系统的逐渐完善，电力系统步入全新的物联网电力系统时代。
与物联网息息相关的是即将到来的5G时代。
在当前信息技术快速发展的前提下，5G逐渐被全世界的通信技术所接受，已成为最新的研究和探索项目。
5G时代的到来，为通信技术的发展带来了众多好处。
5G的运行提高了网速，对移动通信设备相关厂商而言，是一个扭转命运的机会。
对于用户，5G的运行能够加快设备运行速度，满足使用需求。
伴随着5G时代的到来，物与物之间进行关联变得更为广泛。
5G关联物品的速度约是4G的20倍，延时和功耗变得更低，可实现更具体、更有针对性的信息交换优化。
对于万物相互关联的物联网来说，5G的到来发挥了重要作用。
5G切片在电力物联网中的研究和实践
5G切片在电力物联网中的研究和实践一、5G切片技术的特点及应用5G切片技术是指将5G网络按照不同的服务需求和业务场景进行切片，实现网络的定制化，以满足不同应用场景的需求。
从应用角度来看，5G切片技术的优点主要有以下几点：1. 灵活性强：5G切片技术可以根据实际需求灵活地为应用场景定制网络服务，保障网络性能和用户体验。
2. 安全可靠：5G切片技术中的网络资源切片之间相互独立，具有很强的安全性和可靠性。
3. 低时延：通过对网络资源的切片和分配，可以实现低时延的网络服务，同时保证网络的高可靠性和可靠性。
4. 高带宽：通过多个5G切片的协作，可以实现高带宽的网络服务，满足大规模高清视频、云存储等高带宽应用的需求。
基于5G切片技术的应用场景非常广泛，包括智慧城市、智能制造、医疗等领域。
在电力行业中，5G切片技术的应用也非常广泛，主要包括以下几个方面：1. 电力运维：5G切片技术可以将网络资源根据不同的应用场景进行切片，保障电力设备的运行和维护，实现电力运维的高效化和精细化管理。
2. 能源监控：通过5G切片技术，可以实现对电力系统中各个能源节点的实时监控和数据传输，保持电力系统的高效运行。
3. 能源调度：5G切片技术可以为电力系统提供更加精准和高效的能源调度服务，通过动态调整网络资源配额，保障能源供应的可靠性。
在电力物联网中，5G切片技术已经得到了广泛的应用和研究。
具体来说，5G切片在电力物联网中的研究主要包括以下几个方面：1. 5G切片网络架构：在电力物联网中，5G切片网络架构是一个重要的研究方向。
通过对网络资源的切片和分配，实现电力系统的高效运行和管理。
2. 5G切片技术对电力系统的影响：5G切片技术在电力物联网中的应用，可以对电力系统的可靠性、安全性、能源调度等方面产生重要的影响，因此需要开展深入的研究。
4. 5G切片技术在终端设备管理中的应用：5G切片技术可以为终端设备提供高效的网络服务，同时保证终端设备的安全性和可靠性，有望在电力物联网中发挥重要作用。
电力物联网的关键技术与应用前景分析
电力物联网的关键技术与应用前景分析电力物联网是指通过物联网技术实现对电力系统的全面监控和管理的网络系统。
它具有智能化、自动化和信息化等特点，在能源管理、设备监测和故障诊断等方面具有重要的应用价值。
以下是对电力物联网的关键技术和应用前景的分析。
一、关键技术分析：1.传感技术：电力物联网需要大量的传感器来获取电力系统的各种数据，包括电压、电流、功率、温度等。
传感技术能够实现对电力设备的实时监测和数据采集，为电力物联网提供了数据支撑。
2.通信技术：电力物联网需要建立一个可靠、高效的通信网络，以传输来自各个节点的数据。
传统的有线通信方式具有可靠性高和带宽大等特点，但成本较高且部署和维护麻烦。
无线通信技术如5G、NB-IoT等具有覆盖范围广、功耗低、成本低等优势，是电力物联网的重要选择。
3.数据处理与分析技术：电力物联网需要处理和分析大量的数据，包括数据的存储、清洗、处理和分析。
数据处理与分析技术能够挖掘数据中的潜在价值，为电力系统的优化与管理提供支持。
4.安全技术：电力物联网的安全性是一个重要关注点，尤其是涉及到对电力系统的控制和操作。
安全技术包括网络安全技术、身份认证技术、数据加密技术等，能够保护电力物联网的安全性和可靠性。
5.智能算法与控制技术：电力物联网需要具备智能化的能力，能够根据各种数据和情况做出智能化的决策和控制。
智能算法和控制技术能够实现电力系统的预测、优化和自动化控制，提高电力系统的效率和稳定性。
二、应用前景分析：1.能源管理：电力物联网能够实现对电力系统的实时监测和数据采集，通过对数据的分析和处理，可以实现对电力系统的优化调度和负荷预测，提高电力系统的能源利用率和供电质量。
2.设备监测与维护：电力物联网可以对电力设备进行实时监测和故障诊断，能够检测设备的工作状态、健康状况和故障情况，并及时发出警报和采取相应的维修措施，提高电力设备的可靠性和维护效率。
3.安全监控与防护：电力物联网可以实现对电力系统的安全监控和防护，能够检测和预警电力设备的异常情况和安全隐患，及时采取措施避免事故的发生，提高电力系统的安全性和稳定性。
5G及IAB技术在泛在电力物联网中的应用研究
5G及IAB技术在泛在电力物联网中的应用研究随着科技的不断进步和电力行业的发展，泛在电力物联网（Internet of Things in Power Systems，IoTPS）已经成为现代电力系统中不可或缺的一部分。
在泛在电力物联网中，大量的传感器和设备通过互联网进行数据交换和通信，实现了对电力系统各个节点的实时监测和控制。
近年来，5G技术和IAB（Internet Access Bearer）技术的快速发展，为泛在电力物联网的应用提供了更好的技术支持和解决方案。
5G技术在泛在电力物联网中的应用具有更高的带宽和更低的延迟。
传感器和设备通过5G网络进行数据传输时，可以实现更高的数据传输速度和更低的传输延迟，从而提高了数据交换的效率和实时性。
这对于电力系统的监测和控制非常重要，尤其是在对电力设备进行实时检测和故障诊断时，可以及时获取准确的数据，提高了电力系统的可靠性和稳定性。
IAB技术在泛在电力物联网中的应用可以实现更安全可靠的数据传输。
IAB技术通过加密和验证等手段，保证了数据传输的安全性和完整性。
在泛在电力物联网中，电力系统的监测和控制数据涉及到关键的信息和指令，必须保证数据的安全和可靠。
IAB技术可以有效地防止数据的篡改和泄露，保护了电力系统的运行和管理。
5G和IAB技术在泛在电力物联网中的应用可以提供更多的应用场景和服务。
通过5G 网络和IAB技术，可以实现物联网与云计算、人工智能等技术的深度融合，为电力系统的监测和控制提供更多的手段和方法。
可以通过人工智能算法对电力设备进行预测和预警，避免故障和事故的发生；可以通过云计算平台对电力系统进行大数据分析和优化，提高电力系统的运行效率和能源利用率。
这些应用场景和服务可以进一步提升泛在电力物联网的价值和作用。
5G技术和IAB技术在泛在电力物联网中的应用研究具有重要的意义和价值。
它们可以提供更高的带宽和更低的延迟，更多的连接设备和节点，更安全可靠的数据传输，以及更多的应用场景和服务。
电力物联网的理念和发展趋势
电力物联网的理念和发展趋势电力物联网的理念和发展趋势电力物联网（Internet of Things, IoT）是指通过互联网将电力设备、能源系统、传感器和其他相关设备连接在一起，实现实时数据采集、传输和智能控制的技术体系。
电力物联网的发展有助于提高电力系统的运行效率和能源利用率，同时也为用户提供了更加便捷和智能的电力服务。
一、电力物联网的基本概念和特点1.1 概念：电力物联网是指以互联网和物联网技术为基础，通过物联网传感器、智能终端和云计算等技术手段，实现电力设备的智能监测、控制和管理的系统。
1.2 特点：1) 大规模连接：电力物联网能够实现大量电力设备的互联互通，形成一个庞大的网络。
2) 实时数据采集：通过传感器等设备，实时获取电力设备的运行数据，包括电压、电流、功率等。
3) 智能控制：通过分析和处理采集到的数据，实现对电力设备的智能化控制和管理。
4) 远程监测：用户可以通过方式、电脑等终端设备随时随地监测电力设备的运行状态。
5) 能耗管理：电力物联网可以对能源的消耗进行实时监测和管理，提高能源利用效率。
二、电力物联网的关键技术2.1 传感技术：传感器是电力物联网的基础设备，可以实时感知电力设备的运行状态和环境参数，包括温度、湿度、压力等。
2.2 通信技术：电力物联网需要依靠互联网和物联网技术，实现设备之间的连接和数据传输。
目前常用的通信技术包括有线通信（如以太网、Modbus等）和无线通信（如蓝牙、Wi.Fi、NB.IoT 等）。
2.3 数据处理技术：采集到的大量数据需要通过数据处理技术进行分析和处理，提取有用信息，用于智能控制和决策。
常用的数据处理技术包括数据挖掘、机器学习等。
2.4 云计算技术：电力物联网可以通过云计算平台将数据存储在云端，并提供数据分析、服务调度等功能，实现分布式计算和管理。
三、电力物联网的应用场景3.1 智能电网：电力物联网可以实时监测和控制电网设备，提高电网的可靠性、安全性和经济性。
5G时代物联网技术在电力系统中的应用_0
5G时代物联网技术在电力系统中的应用基于科学技术的迅猛发展，电力系统的运行逐渐备受关注，物联网技术的应用促使电力系统得到有效的革新发展。
而在5G时代背景下，针对物联网技术的发展势必会得到显著的提升，而其物联网技术在电力系统中的应用会促使电力系統朝着智能化、自动化、高效化的方向不断发展。
基于此，本文针对5G时代物联网技术在电力系統中的应用进行分析研究。
关鍵词：5G;电力系统;物联网技术引言：物联网技术作为新型技术，针对物联网技术的应用可以实现网络和物品之间的有效连接。
而针对电力系统而言，其中主要关系包括电力企业与用户之间联系、用户之间联系两种，而在物联网技术应用背景下，可以促使它们之间的联系更为紧密，并对电力系统运行的稳定性、安全性进行大幅度提升，为构建智能电网提供巨大帮助。
5G时代的来临，要想保障电网系统运行的稳定运行，需侧重对物联网技术的应用，进而满需人们日渐提升的实际用电需求。
一、坚强智能电网纵观现阶段电力行业的发展，其能源资源紧张、电力需求日渐提升成为其行业发展主要趋势，而在此背景下，坚强智能电网的应用就成为促进电力行业可持续发展的大势所趋。
而随着通信技术、高压输电等技术、再生能源的深入研发和应用，促使电力系统朝着智能化、自动化、绿色化的方向不断发展。
针对坚强智能电网而言，其主要骨干网架是特高压电网，坚强智能电网包括发电、变电、输电、配电等多个环节，并且该智能电网中涉及到对先进电力技术、通信技术等技术的应用，使得智能电网具备自动化、信息化、智能化的特点，在具体应用过程中可以适应各种电源与设备的灵活应用。
与此同时，坚强智能电网具备系统自意能力、智能响应能力等，可以为电网系统的稳定运行提供保障，实现对人们实际用电需求的满足。
在智能电网中，物联网技术为主要基础，通过对该技术的科学应用，实现对智能电网的运行状态、配电线路、发电厂、变电站、用户等环节进行实时监测，并进行信息互联、全息感知、智能控制，促进电力系统的稳定运行。
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配给电力系统的专用频段
性高
效手段
电力载波通信
利用输电线路传输通信信息的 电波
传输介质可靠、覆盖面积 大、中继距离长、经济性
高
电力系统特有通信方式 ， 可用于调度通信、继 电 保护、配电自动化、
用 电信息采集等
卫星通信
微波通信的一种，以卫星作为 传输距离极大、突发事件 应急通信领域、处置突
中继站
处理能力强
图表：泛在建设背景——国家电网面临转型
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泛在最新进展：顶层设计渐晰 泛在换挡加速
顶层设计逐渐清晰，泛在建设全面提速：经上半年试点与探索，泛在电力物联网建设框架逐渐清：9月新增信息 化设备及服务招标放量，标志着泛在建设全面提速；10月国网召开泛在建设推进大会并发布白皮书，顶层设计 逐渐清晰；9-11月国网已连续开展三次信息化招标，投资持续落地、各网省公司泛在专项建设陆续展开，产业 链已进入订单加速阶段，预计明年将迎来显著业绩弹性
➢ 1）任务【5G关键技 术与应用研究】为建 设主线任务之一
➢ 2）任务【基础资源 运营】、【智慧物联 体系建设】、【一体 化通信网】等预计均 与通信网络建设及 5G技术相关
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目录
一、电网通信介绍：已建成全球最大电力专用通信网 二、当下背景：泛在换挡提速 5G为重点之一 三、逻辑分析：5G特点与电网需求高度契合 四、应用展望：重点发力“量大面广”领域 五、行业变化：电网+5G为产业链带来新投资机会
图表：泛在整体建设规划与2019年建设重点
图表：泛在电力物联网建设内容
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5G技术研究为2019建设重点之一
图表：泛在电力物联网57项建设任务（白皮书更新内容，黑色加粗为27项重点任务）
根据《泛在电力物联 网白皮书2019》， 泛在电力物联网建设 任务主要对应信息化 与智能化方向，其中 5G为建设重点之一：
新挑战 关键业务要求通信隔离、互不干扰 电网遥控类业务要求单个终端通信时延在5ms左右 千万级配电终端缺乏网络接入手段
资料来源：《5G 网络切片使能智能电网》，中泰证券研究所
电力通信网络需求 5G通信特点
海量数据传输
高速率
万物信息互联
广接
保证运行可靠性
高可靠性
灵活响应与精准控制 低时延
设备电池寿命保障
低能耗
解释
电网物联网应用规模持续提升，带来海量实 时量测数据与视频监控数据，5G高速率特 性 可提供有力支撑
电网超大规模智能终端设备连接需求可被 5G 广连接特性满足
电力系统安全可靠运行为最根本要求，5G 高 可靠性可有效提升电网可靠度
资料来源：国网社会责任报告，中泰证券研究所
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国网通信系统仍存在问题
建设现状： ➢ 1）已建成全球规模最大的电力专用通信网&一
体化集团级信息系统&企业级电视会议系统
➢ 2）已形成以光纤通信与无线专网&公网相结合， 电力载波通信、微波通信、卫星通信等为辅的发 展模式，其中35kV及以上骨干网已实现光纤通 信全覆盖
图表：清洁能源并网容量占比持续提升
图表：充电桩保有量高高速增长
图表：智能终端覆盖率提升带来数量的爆发
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5G特点与电网通信面需求高度契合
5G技术在传输速率、延时、连接密度、可靠性等方面远高于4G通信技术，与电力通信网络发展需求完美契合
图表：5G通信性能相比4G大幅提升
图表：5G通信特点与电力通信网络需求高度契合
➢ 1）传输网：电力通信的基础网络，由传输介 质与传输设备组成。传输介质包含光缆、无 线电、输电线路，对应光纤通信、无线、卫 星、电力载波通信方式
➢ 2）业务网：以传输网为基础、以支撑网为协 同，满足不同电网管理业务需求组建的应用 网，包含行政电话交换网、调度电话交换网、 数据通信网、会议电视电话系统等
图表：电力无线专网示意图
图表：电力公网示意图
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国网将通信视为重要建设方向
电力通信网承接智能电网源、网、荷、储各环节信息采集与监测控制，确保电网整体高效协调运行，对于 电网安全、稳定、经济运行具有重要意义
2010年开启的坚强智能电网建设中将通信环节作为重要建设方向，根据《国家电网十二五智能规划》数 据，2011-2015年期间通信系统环节投资占比达28.30%
结构上来看：电力通信网由骨干通信网与终端通信接入网组成，其中骨干网涵盖35kV及以上电网，划 分为传输网、业务网、支撑网；终端通信接入网主要由传输网构成
图表：电力通信网结构划分
资料来源：国家电网，中泰证券研究所 4
功能：电力通信网=传输网+业务网+支撑网
从功能上来看，电力通信网主要分为传输网、 业务网、支撑网
资料来源：《5G智能电网》，中泰证券研究所
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目录
一、电网通信介绍：已建成全球最大电力专用通信网 二、当下背景：泛在换挡提速 5G为重点之一 三、逻辑分析：5G特点与电网需求高度契合 四、应用展望：重点发力“量大面广”领域 五、行业变化：电网+5G为产业链带来新投资机会
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“三型两网” 背景：国网亟需转型
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5G赋能国网原因1：电网通信面临新需求
电力通信网络建设面临诸多新需求： ➢ 1）分布式连接模式增多：分布式清洁能源接入需求持续提升、充电桩保有量高速增长 ➢ 2）时延要求更低：毫秒级超低时延（一般小于20ms，如精准负荷控制、电网调频等） ➢ 3）数据采集及传输速率、传输数据容量更高：采集数据日增量超过60TB ➢ 4）设备连接数量及种类爆发：智能电表等终端5.4亿余台、信息设备229万台等 ➢ 5）最后一公里问题：存在终端分散、城区光缆施工难等问题，无线专网是最优选择
现不同业务与不同层级间的有效隔离性 根据《5G 网络切片使能智能电网》，配电自动化、精
准负荷控制、用电信息采集等典型业务场景对通信性能 要求差异性较大
图表：电网不同业务对于通信需求差异较大
图表：电网通信业务特点
国网业务特点 业务多样化 安全隔离 性能要求高 专网成本高
解释 新能源、新用户、新要求对国网负荷平衡带来的
根据《2018年国家电网社会责任报告》数据，国家电网已建成全球规模最大的电力专用通信网&一体化 集团级信息系统&企业级电视会议系统，涵盖10大类、30余套系统、229万台信息设备
图表：国家电网十二五期间通信系统建设规划
重点项目
主要建设内容描述
投资额（亿元）
建成由核心通信网和中、低压通信接入网组成的电力 骨干及中压通信网 通信网络；核心通信网实现35千伏及以上变电站通信
图表：泛在电力物联网时间轴
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泛在电力物联网建设规划
《泛在电力物联网白皮书2019》给出泛在电力物联网11个建设内容，涵盖对内业务、对外业务、数据共享、基 础支撑、技术攻关和安全防护六大方面
《泛在电力物联网白皮书2019》指出19年需完成所有专项方案设计与试点验证与三年规划编制，并在技术方案 、 实施策略、新兴业务和商业模式等方面探索形成典型成果与可推广模式，建设重点涵盖57项建设任务、25项综 合示范、160项自行拓展任务
100％光纤化、通信点覆盖率达到94%等
503.6
电力光纤到户
结合用电信息采集系统建设，实现新增城区用户100% 的电力光纤覆盖，服务“三网融合”业务；对其他用 户采用低压PLC和无线网络等多种方式进行通信覆盖
开展“五大”体系业务应用全面推广，后续两年开展 SG-ERP系统建设 深化应用和完善提升工作，深化建设主动防御体系和
“电网+5G”
——泛在电力物联网深度报告
中泰证券研究所
目录
一、电网通信介绍：已建成全球最大电力专用通信网 二、当下背景：泛在换挡提速 5G为重点之一 三、逻辑分析：5G特点与电网需求高度契合 四、应用展望：重点发力“量大面广”领域 五、行业变化：电网+5G为产业链带来新投资机会
电力通信网络介绍
电力通信网络为电力系统第二张实体网络，是电网生产、调度、运营与管理信息化的基础，是确保电网 安全、稳定、经济运行的重要手段
电力通信网最初产生原因：为缓解公网发展不足、难以满足电力特殊通信需求的问题 发展沿革：从建国后到十三五期间，电力通信紧跟电网系统发展步伐，从模拟电路发展至SDH、OTN等，
传输速率与容量持续攀升
图表：国内电力通信网发展总览
3
结构：电力通信网=骨干网+接入网
电力通信网特点：1）通信站距长、2）业务颗粒小、3）安全可靠性高、4）实时性强、5）依托电力线 路、6）电磁兼容性高
调度运行体系
116.9 190
资料来源：国家电网十二五智能规划，中泰证券研究所
图表：国家电网通信网络建设成果
项目 电力通信网光缆总长
电力通信设备 通信站点
骨干网带宽 业务通道
年均电视会议 通信网络可用率 信息系统可用率
指标 152.08万千米
52.77万台 8.8万座 400Gbps 40.32万条 2.56万场 99.999%以上（连续7年） 99.95%
➢ 无线专网由于灵活性、开放度高等特点，作为光纤通信的补充手段，可有效解决“打通最后一公里”难题，广泛用于配 电自动化、用电采集等领域
电力无线通信发展趋势：分布式点对点、毫秒级低时延、采集频次提高且趋向实时监控、视频化、广连接等
图表：各种电力通信技术对比
图表：电力通信技术总览
电力通信技术
介绍
优势
定位
国家电网持续提升电力通信网可靠性与信息应用效率，先后开展SG186、SG-ERP等大型信息化工程建设
图表：国家电网大型信息工程建设情况
电力信息工程
建设内容
SG186
一体化企业级信息集成平台+适应 公司管理需求的八大业务应用+健 全规范有效的六个信息化保障体系
建设时间 2006-2009