Hücre ağı teknolojisinin hızlı evrimi, beşinci nesil (5G) kablosuz sistemlerin ticarileştirilmesi ile yeni bir döneme girdi - bu sayede daha hızlı akıllı telefonlara ve mobil genişbanlara odaklandı, 5G'in en dönüştürücü etkisi, endüstriyel ve altyapı alanlarında meydana geliyor.

Akıllı çubukları ve onların İletişimin İhtiyaçlarını Anlamak

Onun özünde, akıllı bir ağ, dijital teknolojiyi izlemek ve tüm nesil kaynaklardan elektrik taşımalarını yönetmek için kullanan bir elektrik ağıdır (PMU) ve akıllı elektronik cihazlar (IEDs) gibi, bu bileşenler birbirleriyle ve merkezi kontrol sistemleri ile sorunsuz bir şekilde iletişim kurabilir.

Akıllı bir ızgaranın iletişim gereksinimleri çeşitli ve talep edilmektedir. Örneğin, geniş alanlı durumsal farkındalık sistemleri 20 milisaniye altında gecikmeli ve ikinci megabitlerin veri oranlarına sahip olmalıdır. Koruma ve kontrol uygulamaları, iletim hatları için diferansiyel koruma gibi - bu rollerin altında 5 milisaniyeler.Bu arada, dağıtım düzeyindeki otomasyon ve talep yanıtı güvenilir bir şekilde ele alınabilir.Mevcut teknolojiler - 4G LTE, WiMAX, fiber optik ve güç hattı gibi - bu rollere farklı ölçüde hizmet etmek için, ancak her biri bu şekilde hizmetkarlıkta, 5G'ye kadar farklı maliyetle sınırlı kalmakta veya daha fazla maliyetle birlikte gelir.

Smart Grid İletişim için Anahtar Performans Göstergeleri

  • [FONT=0) ● · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
  • [FONT:0)Enhanced Mobile Broadband (eMBB): [Dönder: [Dönder: yüksek çözünürlüklü ağ izleme, ekipman video incelemesi ve büyük veri PMU'lardan yükleniyor.
  • [FONT:0)Masive Machine Type Communications (mMTC): [Dönkücü 1 milyon cihaz için 1 milyona kadar, alt istasyonlarda yoğun sensör ağlarına, dağıtım kutuplarına ve müşteri tesislerinden destek.
  • [[0) Ağ Slicing:[[Dönetici:0) Belirli akıllı ağ uygulamaları için özelleştirilmiş sanal ağ oluşturma yeteneği, koruma sinyalleme için özel bir dilim ve başka bir yanı için.
  • [FONT=0)Edge Computing Integration:[Dönetici:[Dönetici: 0) 5G ağları doğal olarak çok erişen kenar hesaplamasını (MEC) destekler, geç erişilebilir veri merkezi yerine ağ kenarlarında çalıştırmak gibi yanlış uygulamalara izin verir.

5G Smart Grid Cap Yüklerini Nasıl Geliştirir

5G sadece 4G'den bir artış değildir; ağ mimarisi ve kapasitesinde temel bir değişim temsil eder. Akıllı şebekeler için, bu doğrudan uzun süredir devam eden operasyonel ağrı noktaları ele alır. Aşağıda, en alakalı 5G özelliklerini inceleyeceğiz.

Gerçek Zaman İzleme için Yüksek Hızlı Veri İletimi

Modern akıllı ağ sensörleri çok fazla veri üretir. Örneğin, ikinci başına 60 örnek üretmek için gerekli olan anahtarlamaları, büyük bir fayda hizmeti alanı genelinde binlerce PMU'yu korumak için kontrol merkezleri sağlamak için gerekli olan verileri sağlamak.Bu yüksek hızlı veriler, geçici stabilite analizi ve dinamik çizgi puanı gibi gelişmiş uygulamalar için gereklidir. 5G'nin eMBB, yakın zamanda elektriksel görünürlüğü ve parametrelerini korumak için gerekli bant hatalarının önlenmesini sağlar.

Grid Koruma ve Kontrol için Ultra-Low Latency

Grid stabilitesi, koruyucu rölelerin hatalı hataların üstesinden gelebileceği hıza bağlıdır. Geleneksel sistemlerde, iletişim gecikmeleri, çalışan liflerin yayınlandığı uzak alanlardan dolayı özellikle de faydalanılabilir. 5G Diferansiyel koruma programları, mevcut fasülleri her iki satırın sonlarına kıyasla, şimdi 5Gare güvenilir bir şekilde idam edilebilir bir bağlantıya sahip olabilir.

Nesnelerin İnterneti için Kitlesel Cihaz Bağımlılığı

Akıllı bir ağ milyonlarca uç noktası içerebilir: akıllı metre, dağıtım sensörleri, kapasitör banka kontrolörleri, rekapçılar ve gerilim düzenleyicileri. Bu cihazlar genellikle her dönüştürücü, ancak o kadar çok sayıda kullanıcı gücü olmadan ölçeklenebilirlik meydan okuması sağlar. 5G mMTC modu, düşük güç ve sporadik iletim için optimize edilmiş, beş metreye kadar destekleyebilir.

Geliştirilmiş Güvenlik ve Ağ Güvenilirliği

Cybersecurity kritik altyapı için önemli bir endişedir. 5G ağları daha güçlü şifreleme içerir (AES-256), karşılıklı kimlik doğrulama ve abone kimlik koruması. Temel güvenlik ötesinde, 5G'nin ağ kesintisi, tek bir başarısızlık noktasına karşı tamamen izole edilmiş bir mantıksal ağ işletmeye olanak sağlar, bu, iletişimin dışsal trafikle ilgili olarak, bir kule veya baz istasyonun zarar görmesi veya çok fazla bağlantıya zarar vermesine yardımcı olur.

Anahtar Smart Grid 5G tarafından kullanılabilirleştirilmiş Vakaları Kullanır

5G'nin teknik özellikleri zorlayıcı olsa da, değerleri zaten dünyadaki hizmetler tarafından test edilen veya dağıtıldığı özel kullanım vakaları ile en iyi anlaşılmıştır. Aşağıdaki bölümler en etkili uygulamaları detaylandırır.

Gelişmiş Dağıtım Otomasyonu

Dağıtım otomasyonu, orta gerilim ve düşük gerilim ağlarında ekipman izleme ve kontrol içerir. Örnekler geçici bir hatadan sonra geri yükleme hizmeti, kapasitör banka gerilimi düzenlemesi ve hata konumu, izolasyon ve hizmet restorasyonu (FLISR) algoritmalarının geçici olarak kontrol edilmesi gerekir. Bu fonksiyonlar, düşük şarj edilebilirlik, AC dalgaformu döngüsü içinde idam edilmesi için son derece güvenilirdir. 5G URL'nin dağıtım otomasyonlarını uygulamaktan sonra, Avrupa ve Asya'daki birkaç pilot projeyle mümkün kılar.

Talep Yanıtı ve Dinamik Fiyatlandırma

Tüketicilerin top dönemleri sırasında elektrik kullanımını azaltmak veya değiştirmek için teşvik etmek için teşvik programları. Etkili talep yanıtı, 5G'nin düşük gecikmeli talep yanıtlarına ve akıllı cihazlara ve işletmelere göre 5G'nin üzerinde gecikmeli bir şekilde, pahalı bir şarj cihazı şarj cihazı sağlamak için 5G'nin daha önce rezerve edilmesi ve su ısıtıcısının maliyetinin düşük gecikmeli bir şekilde kontrol edilmesine olanak sağlar.

Dağıtılmış Enerji Kaynağı

Güneş panelleri ve rüzgar türbinleri gibi yenilenebilir enerji kaynakları, batarya depolama sistemleri ile birlikte, volt/VAR kontrol ve frekans yönetmeliği gibi ağ desteği sağlamalarına izin veriyor. Örneğin, 5G bağlantılı bir güneş çiftliğinin 10 milisaniye altında bir dizi değişikliğe cevap verebilir. 5G, kesin, düşük şarj kontrol sağlar, 5G'nin yüksek bant genişliğini destekler - örneğin, 5G bağlantılı bir enerji kontrol ve frekans düzenlemesini destekler.

Wide-Area Situational Bilinçli Farkındalık

Durumsal farkındalık sistemleri, iletim ağının karşısındaki gerçek zamanlı verileri toplar ve görüntülemektir. Phasor ölçüm birimleri (PMU) bu sistemlerin arka kemiğidir, 1 milisaniyenin altında, yüksek seviyeli devlet tahminlerine ve erken uyarılarına izin verir.PMU verilerinin her iki yönlü iletişim kurma yeteneği ile aktarılması gerekir.

Tahmin edici Bakım ve Varlık Yönetimi

Utilities her yıl altyapı bakımı üzerinde milyarlarca harcıyor.Returners, devre kesiciler ve iletim hatlarında, operatörler vibrasyon, sıcaklık, çözülme gazı ve diğer parametreleri sürekli olarak kontrol edebiliyorlar.Ücretsiz sunucularda çalışan makine öğrenme algoritmaları, zaman temelli bir programdan gelen bir maliyete kadar anomalileri tespit edebilir - ve bakım uyarılarını azaltır. 5G yüksek bant genişliği, ham dalgaform verilerinin yukarı akışını izleyebilir ve diğer parametrelerini sürekli olarak takip eder.

Smart Grids için 5G'yi işe almak için meydan okumalar ve çözümler

Açık teknik avantajlarına rağmen, faydalı sektörde yaygın olarak 5G kabul yolu engeller olmadan değildir. Utilities, karmaşık bir maliyet, düzenleme, teknik entegrasyon ve siber güvenlik alanı gezinmelidir. Bu bölüm, birincil zorlukları ve gelişmekte olan stratejileri ele almak için inceler.

Altyapı Maliyeti ve Coverage

Tüm coğrafi kapsama sahip özel 5G ağının işe alınması - özellikle uzaktan iletim koridorlarında - alt istasyonlarda özel 5G küçük hücrelerini dağıtmak ve özel 5G ağının, tüm ancak en büyük operatörlerin elde edilmesi için yasal olarak pahalı olmasını sağlar. Pratik bir çözüm, ortakların makro kapsamalarını kullanması için, ABD'de özel 5G küçük hücreleri dağıtmak ve diğer yüksek değerli tesislerini dağıtmak için. Network slicing, ortak bir altyapıyı sağlamadan elde etmesini sağlar.

Düzenleme ve Spectrum Tahminleri

Birçok ülkede, enerji hizmetleri veri gizliliği, güvenilirlik ve kritik altyapı koruması ile ilgili katı düzenlemelere tabidir. Akıllı şebeke iletişimleri için radyo spektrumunun tahsis edilmesi, ve spektrum açık artırmalarında gecikmeler akıllı dağıtım için yavaşlayabilir. Utilities, 5G cihazlarının hassas ağ ekipmanları ile müdahaleyi önlemesi için elektromanyetik uyumluluk standartlarına uymasını sağlar.Regülatörler ve hizmetler arasındaki işbirliğini kapatmak için bazı ülkeler, Almanya ve Japonya gibi bazı ülkeler, akıllı ağ ve faydalı uygulamalar için zaten ayrılmış spektrum gruplarına sahip olabilirler.

Siber güvenlik ve Dayanıklılık

5G gelişmiş güvenlik özellikleri sunarken, akıllı ağ cihazlarının artan bağlantı da saldırı yüzeyi genişletilebilir.Bir uzlaşmalı 5G bağlantılı sensör, NIST 800-82 gibi çerçevelere giriş noktası olarak kullanılabilir.

Legacy Systems ile entegrasyon

Çoğu hizmet, miras protokollerinin heterojen bir karışımını işletmektedir (örneğin, DNP3, Modbus, IEC 61850) ve veri taşımacılığı için tasarlanmamış ekipman, IP tabanlı ağ için tasarlanmamış 5G modüllerinin entegre edilmesi, protokoller ve adaptörler, dış geçitler için gerekli standartların benimsenmesini gerektirir.

Future Outlook: 5G-Enabled Smart Grid

Diğer gelişen teknolojilerle 5G'nin yakınlaşması – yapay zeka, kenar bilişim ve dijital ikizler gibi – daha sofistike akıllı ağ yeteneklerinin kilidini açmak için daha önceden tahmin edilmektedir.

Zaman-Sensitive Networking over 5G

Zaman-Sensitive Networking (TSN), bir mikrogriddeki birden fazla dönüştürücünin hata test veya paralel çalışması için uygun olmayan uygulamalar için bir dizi standarttır. TSN, TSN'nin 5G ile daha fazla entegre edilmesi bekleniyor, özellikle de ağ oluşturması için önemlidir.

Kampüs Yardım Ağı için özel 5G

spektrum daha erişilebilir ve 5G donanım maliyetleri azalırken, birçok hizmet, alt istasyonlarda, kontrol merkezleri ve şirket kampüsleri içinde kullanım için kendi özel 5G ağlarını dağıtacaktır. Özel 5G, rekabet ve veri yerelliği ile birlikte bir araya gelerek, eleştirel fonksiyonlar için bağımsız olarak çalışır.

Edge Computing ve Real-Time Analytics

Multi-access edge Computing (MEC) 5G temel istasyonda veya aggregasyon noktasındaki hesap kaynakları hesaplar, ağ kenarındaki analiz ve kontrole olanak sağlar. Akıllı şebekeler için, bu, bir hata tespit algoritmasının, bir alt istasyonda çalıştırılamayacağı anlamına gelir, merkezi bir buluta yönlendirme olmadan önceden programlanmış yükler yürütemez. Edge tabanlı uygulamalar da merkezi SCADA'nın başarısız olmasına rağmen otonom olarak çalışabilir.

Dijital Twins ve Simülasyon

Dijital ikiz, tüm dağıtım kanallarını veya alt istasyonlarını kullanarak gerçek zamanlı olarak güncellenebilir bir sanal çoğaltmadır. 5G ile yüksek hacimli bir banka veya alt istasyonlarda uygulamadan önce dijital ikizler oluşturabilir.Bu, istenmeyen acil durumlar sırasında karar verme riskini azaltır.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

5G bağlantı daha hızlı bir mobil ağdan çok daha fazlasıdır; daha fazla yenilenebilir enerji elde etmek ve maliyetle ilgili hataları ve uygulamaları sağlamak için temel teknolojidir. ultra-reliable düşük uyumluluk iletişimi, akıllı ağ uygulamaları ve 5G'ye yatırım yapan büyük ölçeklenebilirlik, 5G, daha yüksek verimlilik elde etmek için daha iyi konumlandırılmıştır, daha yenilenebilir enerji, ve şarj yükleri maliyetle ilgili olarak, yönetmelik ve entegrasyon, otomatik olarak daha genişleyen bir vizyona devam eder.

Daha fazla okuma için, [[Döneticileri:0)3GPP özellikleri), URLLC ve mMTC'de, [[Döneticileri ve dağıtım hızları sadece önümüzdeki yıllarda hızlanacak.