一种基于5G短切片的配电变压器监控保护组网通信系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于5G短切片的配电变压器监控保护组网通信系统，包括：区域NB

【技术实现步骤摘要】
一种基于5G短切片的配电变压器监控保护组网通信系统


[0001]本专利技术属于电力通信
，更具体地，涉及一种基于5G短切片的配电变压器监控保护组网通信系统。

技术介绍

[0002]随着电力系统中新能源发电比例不断提高和大规模电力电子设备的接入，源荷两端不确定性进一步加大，对电力系统的安全稳定运行提出了更高要求。配电变压器作为配电网络中的关键设备，其运行状态直接影响着整个配电网络的稳定性，进而很大程度上影响着供电质量。因此，实现对配电变压器运行状态的实时监测对保证电力系统的安全稳定运行及提高供电质量具有重要意义。对于传统变压器的运行监测，一般以人工巡检及电力光缆作为电力通信的主要媒介，但对于配电变压器而言，在整个配电网区域铺设电力通信专用光缆施工时间长、项目成本高、后期维护和检修难度高，不利于对变压器的运行状态进行实时监控。
[0003]与传统PLC电力载波通信相比，5G无线通信具备高带宽、低时延、大连接的显著特征，且支持增强型移动宽带、海量连接和超高可靠低时延三大场景，与变压器监控保护的电力通信需求高度契合。5G切片技术是5G的关键技术之一，它将现有物理网络进行业务逻辑分割，形成独立的业务逻辑网络，为具有不同业务要求的行业提供相互隔离、管理功能可协商定制的网络服务。面对宝贵的公用5G基站资源，如果电网公司选择从电信运营商单独租用切片网管控制权和物联号段经营权，将变压器实时运行数据通过完整的电信5G网切片一级级传至电力专用数据中心，则会造成整体工程造价过高。
[0004]因此，有必要研究5G切片的具体环节并确定最佳的切片复用环节，来解决配电变压器监控保护组网通信整体工程造价高的问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于5G短切片的配电变压器监控保护组网通信系统，能有效确保整个配电变压器可靠、经济、安全地运行以及实现集中管理监控。
[0006]为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种基于5G短切片的配电变压器监控保护组网通信系统，用于对配电变压器进行监控保护，所述配电变压器包括配电网区域内各配电站内的多台变压器，所述监控保护组网通信系统包括区域NB
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IoT局域网子系统、公用5G核心网子系统和电力核心网子系统，其中，
[0007]所述区域NB
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IoT局域网子系统，包括分布在各台变压器上的多个第一路由节点，用于采集变压器的实时运行数据，并将采集的实时运行数据通过NB
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IoT无线通信方式发送至公用5G核心网子系统；
[0008]所述公用5G核心网子系统，包括公用5G基站，用于将变压器的实时运行数据在公用5G基站上进行切片分割，使公用5G基站与区域NB
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IoT局域网子系统通过短切片模式进行
连接，且还用于将变压器的实时运行数据发送至电力核心网子系统；
[0009]所述电力核心网子系统，包括电力自有承载网后、电力自有UPF、电力核心网传输和电网管理信息物联平台，变压器实时运行数据依次通过电力自有承载网后、电力自有UPF、电力核心网传输至电网管理信息物联平台进行数据汇总，从而实现对配电变压器运行情况的集中管理监控。
[0010]在其中一个实施例中，所述区域NB
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IoT局域网子系统还包括分布在巡检机器人和/或巡检无人机上的多个第二路由节点；
[0011]当巡检机器人或巡检无人机到达变压器附近时，其上的第二路由节点用于采集该变压器运行的相关数据，并将采集的相关数据通过NB
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IoT无线通信方式发送至公用5G基站。
[0012]在其中一个实施例中，所述区域NB
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IoT局域网子系统采集到的变压器实时运行数据和运行相关数据通过VPN专网接入公用5G基站，该VPN专网使用VPDN虚拟私有拨号网技术，协议使用L2TP隧道协议。
[0013]在其中一个实施例中，所述变压器的实时运行数据和运行相关数据包括以下至少之一：变压器ID、日期时间、大气温度、大气压力、面积温度、油温、油位、漏油、瓦斯、机身温度、风机工作情况、柜门关闭情况、高压侧失压、交流电压、交流电流、无功功率、有功功率及状态。
[0014]在其中一个实施例中，利用协调数据服务器和NB
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IoT组网将路由节点采集到的变压器实时运行数据和运行相关数据发送至公用5G核心网子系统。
[0015]在其中一个实施例中，NB
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IoT无线通信的射频带宽为200kHz，下行采用正交相移键控调制解调器，采用正交频分多址技术，子载波间隔15kHz；上行采用二进制相移键控或QPSK调制解调器，且采用单载波频分多址技术，使用多子载波技术，子载波间隔为15kHz。
[0016]在其中一个实施例中，NB
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IoT核心网基于S1接口进行连接。
[0017]在其中一个实施例中，所述公用5G基站接收到的变压器实时运行数据通过VPN专网接入电力自有承载网，该VPN专网使用VPDN虚拟私有拨号网技术，协议使用L2TP隧道协议。
[0018]第二方面，本专利技术提供了一种基于5G短切片的配电变压器监控保护组网通信方法，用于对配电变压器进行监控保护，所述配电变压器包括区域内各配电站内的多台变压器，所述监控保护组网通信方法包括如下步骤：
[0019](1)将多个路由节点对应布置在多台变压器上，以采集各台变压器的实时运行数据，并将各个路由节点将采集的数据通过NB
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IoT无线通信方式发送至公用5G基站；
[0020](2)对公用5G基站进行切片分割，使路由节点与公用5G基站通过短切片模式进行连接，并将公用5G基站将接收的变压器实时运行数据依次通过电力自有承载网后、电力自有UPF、电力核心网传输至电网管理信息物联平台进行数据汇总，从而实现对配电变压器运行情况的集中管理监控。
[0021]在其中一个实施例中，还包括如下步骤：
[0022]布置额外的路由节点在巡检机器人和/或巡检无人机上，当巡检机器人或巡检无人机到达变压器附近时，控制其上的路由节点采集该变压器运行的相关数据，并将采集的相关数据通过NB
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IoT无线通信方式发送至公用5G基站。
[0023]本专利技术提供的基于5G短切片的配电变压器监控保护组网通信系统及方法，具有如下效果：(1)采用公用5G核心网和窄带物联网技术NB
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IoT无线局域网联合组网方式，通过VPN技术进行数据传输，打造了一套性能稳定、功能完善的无线组网监控系统，可确保整个配网区域能够可靠、经济、安全地运行以及实现集中管理监控；(2)取代了传统PLC电力载波通信，有效利用公用5G基站带宽，利用5G无线通信高带宽、低时延、大连接的显著特征，可适用于支持增强型移动宽带、海量连接和超高可靠低时延三大场景；(3)使用5G短切片方式，有效利用电力自有承载网，兼顾了电网数据安全、电网智能功能训练养成、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于5G短切片的配电变压器监控保护组网通信系统，用于对配电变压器进行监控保护，其特征在于，所述配电变压器包括配电网区域内各配电站内的多台变压器，所述监控保护组网通信系统包括区域NB
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IoT局域网子系统、公用5G核心网子系统和电力核心网子系统，其中，所述区域NB
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IoT局域网子系统，包括分布在各台变压器上的多个第一路由节点，用于采集变压器的实时运行数据，并将采集的实时运行数据通过NB
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IoT无线通信方式发送至公用5G核心网子系统；所述公用5G核心网子系统，包括公用5G基站，用于将变压器的实时运行数据在公用5G基站上进行切片分割，使公用5G基站与区域NB
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IoT局域网子系统通过短切片模式进行连接，且还用于将变压器的实时运行数据发送至电力核心网子系统；所述电力核心网子系统，包括电力自有承载网后、电力自有UPF、电力核心网传输和电网管理信息物联平台，变压器实时运行数据依次通过电力自有承载网后、电力自有UPF、电力核心网传输至电网管理信息物联平台进行数据汇总，从而实现对配电变压器运行情况的集中管理监控。2.根据权利要求1所述的基于5G短切片的配电变压器监控保护组网通信系统，其特征在于，所述区域NB
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IoT局域网子系统还包括分布在巡检机器人和/或巡检无人机上的多个第二路由节点；当巡检机器人或巡检无人机到达变压器附近时，其上的第二路由节点用于采集该变压器运行的相关数据，并将采集的相关数据通过NB
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IoT无线通信方式发送至公用5G基站。3.根据权利要求2所述的基于5G短切片的配电变压器监控保护组网通信系统，其特征在于，所述区域NB
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IoT局域网子系统采集到的变压器实时运行数据和运行相关数据通过VPN专网接入公用5G基站，该VPN专网使用VPDN虚拟私有拨号网技术，协议使用L2TP隧道协议。4.根据权利要求2所述的基于5G短切片的配电变压器监控保护组网通信系统，其特征在于，所述变压器的实时运行数据和运行相关数据包括以下至少之一：变压器ID、日期时间、大气温度、大气压力、面积温度、油温、油位、漏油、瓦斯、机身温度、风机工作情况、柜门关闭情况、高压侧失压、交流电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：周想凌，吕苏，余飞，詹智民，刘昕，江立，陈岳，张成，彭祥礼，汪鹏，丰金浩，杨逸夫，周智睿，胡晨，邴烁沄，王友怀，何涛，徐中林，万磊，黄杰，邱丹，陈立，包义雄，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司，
类型：发明
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