保持恒定的电力输送既复杂又具有挑战性。公用事业公司不仅必须履行这一主要责任，而且还必须应对不断扩大的压力。发电正朝着可持续资源的方向发展。随着太阳能电池板的普及，消费者正在生产和消费能源。经济力量、安全威胁和自然灾害进一步增加了公用事业的压力。为了应对这些挑战，公用事业正在经历数字化转型。让我们分解数字电网现代化的组成部分，看看无线专用网络如何帮助公用事业公司实现其目标的每一步。优化世界上最复杂的机器有人称电网为世界上最复杂的机器。电网基础设施管理必须平衡发电和消耗，因为电网不稳定会导致停电。以前，只有消费发生了变化。如今，随着太阳能和风能等可持续资源的增长，发电量和用电量都发生了变化。确保馈入电网的功率始终与电网消耗保持平衡需要精心设计。为了生存，公用事业必须采用数字解决方案。这就是专用网络发挥作用的地方。向蜂窝网络的发展为公用事业提供了庞大且快速增长的全球传感器和设备生态系统的优势。通过设计确保无线网络质量的安全性、可靠性和独立性对公用事业公司特别有价值。从发电厂到家庭的旅程为了奠定无线在电网现代化中的作用的基础，让我们首先简要概述一下电网的主要功能方面（图1）。图1：电网的每个组件都必须与其他所有组件进行通信，随着公用事业公司在电网现代化方面取得进展，这项任务变得越来越重要。无线专用网络使公用事业公司能够在每一步都实现他们的目标。在变电站互连发电和配电输电变电站控制从发电厂到配电网的电力输入。它们可以位于远离控制中心的偏远地区。远程无线提供输电变电站与监控电网的已建立广域网之间的连接。可以使用远程微波等无线技术代替昂贵的光纤升级或低速链路，从而改善延迟和性能。配电变电站根据需求和故障检测/隔离切换电源，确保工业、商业和住宅用电的连续性和可靠性。它们通常更靠近人口中心，因此更接近消费。专用LTE网络可增强或扩展现有的数据连接和产品。无线还为监视和控制变电站所需的操作通信增加了一层可靠性。其中许多设备已经依赖备用公共无线网络。它现在可以被设计更好、更可预测的专用无线网络所取代。无线网络——用于网格管理和用例融合网格现代化包括智能视频监控等需要增强性能特征的用例——最好由高级无线网络提供。此外，提供卓越性能的同一私有无线系统允许公用事业将员工设备与私有企业功能集成。随着传感器和变电站智能电子设备(IED)、远程终端单元(RTU)和中继系统迁移到无线，电网管理和企业通信也将集成到相同的移动设备中。随着IT和OT世界的联系越来越紧密，公用事业公司的运营复杂性将大大降低。远程保护也通过无线方式得到增强。远程保护可监控电网状况、隔离故障并防止损坏电网的关键部分。快速反应至关重要。无线4G/5G低延迟解决方案的正确组合可以将远程保护的范围从本地变电站扩展到更集中的位置。人工智能/机器学习(AI/ML)的使用将允许主动故障隔离。5GNR等无线技术设备生态系统的开发将进一步推进关键任务交换基础设施的远程控制等。消除铜线如今的变电站为每个主要控制元件配备了铜线驱动的专用线路，一次运行一个用例。为了扩大变电站的容量，公用事业公司不得不增加布线并升级将开关站连接到控制室的电缆沟。除了体积庞大之外，这些系统还是模拟的。变电站的转型始于将通信基础设施从模拟升级为数字，并将开关站和控制室之间的传输升级为光纤和无线的正确组合。随着我们对无线电网络进行现代化改造，我们可以继续收集越来越细粒度的数据并主动管理中断。在控制室，室内无线LTE与公民宽带无线电服务优先接入许可证（CBRSPAL）等中频频谱相结合，为视频监控、高抖动和高吞吐量流量提供更高的吞吐量。室内无线LTE可与室外宏LTE网络无缝集成。控制室中的员工通信甚至可以与电网网络集成。将电网安全、便利和融合带到最后一英里随着公用事业继续采用电网现代化，LTE无线引入的可靠性和安全性将从配电延伸到电力传输基础设施的最后一英里。最后一公里是电力进入消费领域的地方。这也是安全和保障变得至关重要的地方。许多具有环保意识和成本意识的消费者为他们的家庭投资太阳能电池板。消费者现在可以将能量送回电网并近乎实时地对其进行跟踪。曾经传统上是单向的现在是双向的，客户在消耗电网电力的同时将部分电力返回电网。“产消者”或产消者的新现实需要实时反馈，以确保公用事业能够成功平衡发电和需求。社区新面孔——实时监控LTE无线技术为最后一英里电网管理提供了新优势：实时数据。最后一英里的LTE无线实时反馈使公用事业公司能够保护电网并更主动地领先于附近电网的潜在故障：变电站接收隔离附近电网较小部分所需的信息，避免较大电网的不稳定和停电。通过主动监控受天气影响的基础设施来提高安全性。对消耗和产消者发电的实时分析允许更有效地将配电能源纳入电网的输电和配电变电站。确保最后一英里有足够的带宽最后一英里也是来自智能手机和固定无线的消费者流量与来自电网设备的公用事业流量竞争的地方。由于这里对互联网访问的需求最大，因此在消费者智能手机网络上为电网运行关键设备可能不可靠且成本高昂。用于电网的专用专用LTE网络可确保电网的可靠性不会因竞争性消费设备占用的容量而受到影响。随着人口迅速迁移到郊区，公用事业公司正在竞相建设现有电力基础设施的最后几公里。郊区电网上新电网设备的互联网连接激活时间最快，使用无线网络连接最可靠，使用授权的LTE无线网络连接最可靠。专用LTE网络提供安全、可靠的最后一英里使用太阳能电池板的产消者只是公用事业运营环境复杂转变的一个方面。公用事业正在问：我们如何在产消者世界中维持生产和消费之间微妙的双向对话？我们如何才能快速且经济高效地扩展我们的基础架构以服务新客户并更好地服务现有客户？当我们向产消者开放网格时，我们如何保护关键任务网格？正如我们所见，LTE无线支持新技术并提高效率，从而解决公用事业面临的许多挑战。随着公用事业继续采用电网现代化，LTE无线引入的可靠性和安全性将超出配电范围，扩展到输电基础设施。最后一跳的连接：融合蜂窝毛细管网络我们已经看到基于蜂窝技术的无线专用网络为从发电厂到最后一英里的公用事业提供良好服务。现在我们到达了最后一英里的最后一跳——各种多用途、非3GPP设备（例如智能电表）等待着我们。在新兴的智能电网中，更多的应用也有望管理更多的设备。今天的发电和用电双向报告将很快萌芽出诸如本地天气报告和视频监控等应用。当今的电网包含许多专门构建的毛细管网络，每个毛细管网络都针对单个用例进行了优化。毛细管网络由毛细管网关(CGW)和该网关服务的许多设备组成。性能、可靠性和整合需要在最后一跳使用多用途网络。合乎逻辑的下一步是通过融合蜂窝毛细管网络利用专用LTE提供的通用核心基础设施来整合这些接入网络。可以通过蜂窝网络将毛细管网络连接到全球通信基础设施，蜂窝网络可以是广域网或室内蜂窝解决方案。通过SIM启用网关时，蜂窝网络和网状毛细管网络之间的网关就像任何其他用户设备一样。无线连接使智能电网成为可能随着互联世界向无线互联网世界发展，越来越多的连接选项将可供公用事业使用。无线技术为扩大发电和配电互连的控制、规模和可靠性开辟了新的机会。有了合适的频谱、设备生态系统和技术，无线还将允许集成关键任务故障定位、隔离和恢复。随着电力行业努力实现现代化以响应不断增长的需求和业务需求，任务关键型无线网络将在使公用事业成功实现电网现代化方面发挥关键作用。例如，爱立信正在与公用事业公司合作，提供连接电网每个组件的解决方案，从发电到您家中的智能电表。
