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摘 要：面向智能电网超低时延、超大带宽、超精授时和超强安全的确定性网络的通信需求，提出SMART综合解决方案。该方案融合了网络切片、MEC边缘计算、3CC载波聚合、RedCap轻量化5G、TSN时间敏感网络等技术。通过综合运用5G/5G-A先进无线技术，为智能电网打造定制化资源与服务质量保障兼备的精品网络解决方案。该方案支持业务隔离机制，能更精准地满足电网业务对安全性、可靠性和灵活性的严格要求，实现差异化服务保障，助力智能电网的高效稳定运行。
关键词：智能电网；5G专网；5G-A；无线通信；确定性网络
doi：10.12045/j.issn.1007-3043.2025.02.012
概述
智能电网是实施新能源战略和优化能源资源配置的重要平台，涵盖发电、输电、变电、配电、用电、调度和通信信息平台等各个环节。随着大规模配电网自动化、低压集抄、分布式能源接入、用户双向互动等业务的快速发展，各类电网设备、电力终端、用电客户的通信需求爆发式增长，由于点多面广，传统光纤覆盖建设成本高、业务开通时间长、运维难度大，难以有效支撑其“可观、可管、可控”。同时输配电线路无人机巡检等移动性场景也对无线通信提出了刚需，因此迫切需要构建安全可信、接入灵活、双向实时互动的通信接入网。面临的主要挑战如下。
a）超低时延能力挑战。生产控制Ⅰ/Ⅱ区是智能电网的重要环节，对网络有极低时延、抖动要求，同时具有严格的安全隔离和自助管控要求，如：配网差动保护、配电自动化等核心业务，需要10ms@99.999%以下的确定性低时延能力以及1μs以下的高精度授时能力。这对网络的确定性时延提出巨大挑战。
b）上行超宽带能力挑战。管理信息Ⅲ/Ⅳ区业务主要包括输电线路无人机巡检、配电房视频综合监视以及移动式现场施工作业管控等。此类业务的主要内容是视频传输，对网络带宽要求很高。机器视觉应用的速率取决于像素和帧率，像素方面从500万、1 000万向2000万以及更高像素发展，单摄像头速率从几十Mbit/s到几百Mbit/s，采用压缩模式也有100Mbit/s。海量数据回传需求对网络上行超宽带的能力提出极大挑战。
c）高精度授时能力挑战。电力系统装置如电源管理单元（Power Management Unit，PMU）、保护终端、数据传输单元（DataTransfer Unit，DTU）等都内置了时钟，但这些时钟之间由于时钟初始值或时钟计时精度等问题难以同步，导致其相应的采集数据也会出现时间偏差，进而影响电力业务的正确执行。在实际工程中，配网差动保护要求对时精度<10μs；配网PMU要求对时精度<1μs。目前NTP网络授时精度在ms级，因此，需要通过卫星授时（授时精度在10ns级）等技术来实现全网设备的同步对时。如何利用GNSS卫星高精度授时，实现通信+授时一体化网络部署，是配电自动化场景的一大挑战。
d）安全防护能力挑战。作为民生基础行业，电力需要专属网络来保证其业务数据安全。电力监控系统安全防护的总体原则为“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”，为不同分区业务提供差异化的安全隔离服务，强化边界防护，提高内部安全防护能力，保证电力生产控制系统及重要数据的安全。这对通信网络的安全防护能力提出严格挑战。
面向智能电网的确定性网络通信需求，本文提出SMART综合解决方案，融合网络切片（Slicing）、MEC边缘计算、3CC载波聚合、RedCap轻量化5G、TSN时间敏感网络等先进技术，满足电力行业超低时延、超大带宽、超精授时、超强安全的确定性网络通信需求，为智能电网提供具有定制化资源和服务质量保障、业务隔离的精品网络解决方案，可以更好地满足电网业务的安全性、可靠性和灵活性需求，实现差异化服务保障。方案在某电力公司进行落地测试验证，通过综合运用5G/5G-A技术，为客户提供了良好的确定性网络服务体验，关键服务指标（如可用性、带宽、时延、可靠性、抖动、安全隔离等）都得到良好保障。
