ПОСТРОЕНИЕ «SMART» ЭЛЕКТРОСЕТИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ТЕХНОЛОГИИ 5G

АННОТАЦИЯ

Обеспечение бесперебойным электроснабжением различных объектов подразумевает значительные затраты на строительство распределительных сетей. В настоящее время в связи с ростом потребления электроэнергии большое внимание уделяют энергетике. Спрос на потребление связан не только с приростом населения, но и новыми моделями техники, такими как электромобили, умный дом, умный город и интернет-вещи [1–3; 7; 10]. В данной работе предлагается использование технологии микросетей на основе беспроводных технологий, которые обеспечат надежное энергоснабжение.

ABSTRACT

Providing uninterrupted power supply to various facilities has significant costs for the construction of distribution networks. Currently, due to the increase in electricity consumption, much attention is paid to energy. The demand for consumption is associated not only with population growth, but also with new models of technology, such as electric cars, smart homes, smart cities and Internet things. In this paper, we propose the use of microgrid technology based on wireless technologies that will provide reliable power supply.

Ключевые слова: smart-электросеть, микросети, технология 5G, энергетика, smart city.

Keywords: smart electric grid, micro grids, 5G technology, energy, smart city.

Введение

В ближайшем будущем многие задачи энергетики будут скорее всего решены. Роботехника и технология 5G открывают возможности увеличения скоростей, качество передаваемой информации и увеличение надежности энергооборудования [4; 5; 6; 8; 9].

На глобальном саммите по энергоэффективности, который состоялся в Амстердаме (Нидерланды), обсудили тенденции стратегии и решения в области развития энергетики. Компания Huawei презентовала «белую книгу» под названием «5G целевые сети энергетики и 5G ориентированные центры обработки данных с целью предоставления оптимальных энергетических решений».

С увеличение количества возобновляемых источников энергии возникает необходимость в проектировании распределительных сетей, таких как микросети. Применение сетей технологии 5G позволит создать сеть датчиков для управления сетями распределения ресурсов электроэнергии, воды и газа [6]. Внедрение этих систем позволит снизить потребление энергоресурсов, сократить время обнаружения и устранения чрезвычайных ситуаций. В последнее время происходит разделение энергосистемы на небольшие сети, которые не будут зависеть от общей энергетической системы. Они заменены альтернативными источниками электропитания, имеющими в наличии свои собственные мощности. Отдельные энергетические территории будут управляться индивидуальными источниками, которые синхронизированы с общей энергетической системой.

В связи с ростом нагрузок на энергосистемы становится трудно распределять и контролировать потребление электроэнергии. Поэтому возникает необходимость в альтернативных источниках питания и их учете с помощью микросетей.

Методы

Микросети создаются на базе энергетически изолированных городков, малых и больших предприятий со своей инфраструктурой. Микросети позволяют синхронизировать и стабилизировать электрические сети на основе технологии 5G [4; 5; 8; 9]. Это позволяет осуществить высокоскоростную передачу данных и решает задачу развития микросетей. Работа энергетической микросети показана на рисунке 1.

Рисунок. 1. Работа стационарной энергетической микросети

Энергосистема состоит из подстанций, реле, токопроводов, различной сложной аппаратуры, которой стало сложно управлять. Для эксплуатации и обслуживания требуется много квалифицированных кадров. С ростом количества энергосистем, с появлением возобновляющейся или, как ее называют, зеленой энергетики возникла необходимость в микросетях нового поколения на основе 5G. С помощью 5G можно построить модель прогнозирования объемов производства и потребления энергии.

Беспроводная система 5G основывается на подвижной связи EMBB (Enchanted Mobile Broad Band). Для больших систем передачи используют Minot Machine Type Communication. Эти приложения используются для передачи небольших объемов информации, которые мало зависят от задержек по времени. На рисунке 2 дано разделение 5G на сетевые слои.

Рисунок. 2. Разделение технологи 5G на сетевые слои

Внедрение 5G в энергетике позволит менять тарифы на оплату электроэнергии, уменьшить стоимость передачи данных, создавать виртуальные хранилища электроэнергии, управлять огромным количеством установок зеленой энергетики.

Этапы

Существуют несколько этапов строительства 5G-технологий. На первом этапе осуществляется взаимодействие с существующими сетями 4-го поколения – 4G-стандарта LTE. Он осуществляется двойным подключением EN-DS (e-utran new radio dual connectivity) и NGN-DS (ng-rane-utran new radio dual connectivity). Это обеспечит совместную работу с абонентскими устройствами (UE, User equipment) с сетями 4G и 5G.

Второй этап заключается в улучшении работы базовых станций LTE-EN qNB и сети EPS (Evolved Packet Core). Этот этап равносилен построению опорной сети 5G Сore.

На третьем этапе необходимо произвести модернизацию сетей базовых станций eNB до ng-EMB, то есть переключение на сеть 5 GS, что соответствует строительству базовых станций gNB.

Последний этап заключается в демонтаже оборудования сети EPS. Эту операцию можно будет выполнять при условии связи между опорной сетью и абонентами.

Выводы

Внедрение технологии 5G предполагает возможность:

– управлять, масштабировать сети с огромным количеством соединений, которые будут обеспечены интеллектуальными сетевыми функциями;

– создавать высокоскоростное шоссе, управлять потреблением и распределением электроэнергии;

– создавать микросети, способные снизить потребление электроэнергии;

– сокращать время для обнаружения и устранения неполадок электрооборудования;

– управлять беспилотным транспортом;

– цифровизации энергетической отрасли.

Список литературы:

1. Роенков Д.Н., Яронова H.В. Атмосферные оптические линии связи // Автоматика, связь, информатика. – 2016. – № 11. – С. 7–10.
2. Роенков Д.Н., Яронова H.В. Квантовые линии связи // Автоматика, связь, информатика. – 2019. – № 9. – С. 23–28.
3. Роенков Д.Н., Яронова H.В. Технология «стрим» и перспективы ее применения // Автоматика, связь, информатика. – 2017. – № 9. – С. 9–12.
4. Тихвинский В.О. Развитие сетей мобильной связи 5G. Основные задачи и ход реализации программ METIS и 5G PPP // Перспективы развития инфокоммуникаций: технологии и вопросы регулирования сектора. – Астана, 2014. – 34 с.
5. Тихвинский В.О. Стандартизация мобильной связи 5G как процесс создания инфраструктурной основы цифровой экономики // Электросвязь. – 2018. – № 12. – С. 24–30.
6. Филипов С. Новая технологическая революция и требования к энергетике // Foresight and STI Covernance. – М., 2018. – T. 12, № 4. – С. 20–33.
7. Яронова Н.В., Шосалманов А.Х., Ходжамов Ш.Ф. Возможности применения на железнодорожном транспорте технологий беспроводной связи // The Scientific Heritage. ­– 2021. – № 63-1 (63). – С. 69–72.
8. Dahlman E., Parkvall S., Skold J. 5G NR. The Next Generation Wireless Access Technology. 2nd Edition. – Academic Press, 2021. – 608 p.
9. Yang H.C., Alouini M.S. Advanced Wireless Transmission Technologies. – Cambridge University Press, 2020. – 416 p.
10. Yaronova N.V., Ametova A.A., Mirzaeva A.B. Application of computer-aided design systems for calculating the parameters of stationary antennas in the hectometer range // Актуальные научные исследования в современном мире. – 2021. – № 5-1 (73). – С. 107–113.