基于泛在物联的输电线路智能巡检技术综述

基于泛在物联的输电线路智能巡检技术综述

马文杰 马天龙 林雨达

国网新疆电力有限公司昌吉供电公司 新疆昌吉 831100

摘要：输电线路运行下存在很多风险因素，做好线路智能巡检工作能够有助于线路安全稳定运行。文章通过对泛在电力物联网智能巡检进行分析，结合泛在电力物联网架构、特征对线路智能巡检工作展开探讨。

关键词：泛在物联；物联网；输电线路；智能巡检

引言

未来电网架构将具备分布式电源与新型负荷高密度接入、系统电力电子化以及交直流混联等显著特点，导致电力系统在结构、运行等方面发生根本性变革，因此亟需加大人工智能等新技术在电力系统中的应用。为突破电力系统发展瓶颈，将传统物联网与电力系统结合，建设泛在电力物联网是未来电力系统的发展趋势。

1泛在物联的输电线路智能巡检相关概述

作为智能电网建设发展的重要环节,数字输变电站建设的完善不仅影响到电网安全稳定的运行,同时与国民经济发展息息相关。目前,数字输变电站已实现较全面的资产管理和电力装备在线监测及其性能评价体系,但随着各电压等级的输电线路快速发展,截至2017年底,全国仅就220kV以上的输电线路回路总长度达68.78万km。输电线路覆盖区域广阔,且距离长,却常因输电线路低压取能技术、传感检测技术、通信技术等的局限性,存在输电系统的变电站与输电线路在线监测及巡检的信息不对称问题,造成智能电网的安全可靠运行非均衡性,因此亟待加强输电线路状态监测及巡检薄弱环节的突破,以提升智能电网整体的数字化信息应用与安全运行。近年来,物联网技术发展不断成熟,为输电线路状态监测的智能巡检系统建设提供新思路。2物联网技术已在配电站、变电站得到广泛应用,基于IEC61850、IEC61970等信息模型的配电自动化系统、变电站自动化系统、信息管理系统较全面地实现设备状态的实时监控、信息交互、人员管理调度等功能。因此,输电线路通过泛在链接技术与相关研究应用创新,可实现全息感知、可靠传输、自主控制的泛在物联智能巡检系统技术。

2泛在物联网技术架构与承载需求分析

2技术架构

泛在电力物联网技术架构包括感知层、网络层、平台层及应用层。感知层是利用各类高精度智能传感器、智能电能表等对发、输、变、配、用全过程进行数据采集并响应相关指令。网络层是基于高通量卫星及5G等先进的无线通信技术对数据进行高速、实时与可靠传输。平台层则是通过数据中心、物联管理中心等对数据信息进行统一处理，并利用云平台进行数据存储与共享。应用层为泛在电力物联网的架构建设关键目标，利用平台层处理后的数据信息，为电网调度与检修、售电企业、用户等提供决策支持，并结合相关电力技术，促进清洁能源消纳，进一步保障电网安全稳定经济运行。

2.2泛在电力物联网承载需求

泛在电力物联网新型业务特性变化为承载技术的新一轮快速发展提供了契机，对承载网络主要带来三大性能需求，即在关键性能方面，“更大带宽、超低时延和高可靠”等性能指标需求非常突出。需要对现有网络的业务处理方式进行改进，使得高可靠性业务的带宽、时延是可预期、可保证的，不会受到其它业务的冲击，夯实基础支撑，对传输网络层提出更高诉求。而现有的传输网络都为单一数据传输方式，不能同时满足高速TDM（时分复用）专线、分组交换的全业务传送需求。传统“PTN+OTN”或“MSTP+DWDM/OTN（多业务平台+密集波分复用/光传送网）”多层网络架构虽然可以解决带宽和接入问题，但存在建设、运维成本高、占用设备屏位多、方式安排繁琐等问题，无法完全适应泛在电力物联网大带宽、高可靠、高安全的发展需求。

2.3特征

泛在电力物联网是“三型两网”中的第二张网,通过“大、云、物、移、智”和边缘计算、区块链等先进技术实现电力运营各业务的万物互联和人机交互,具有“全面感知、泛在连接、开放共享、融合创新”的特点。其主要特征:第一，全面感知。将更高精度的传感器设备和先进的智能化终端广泛应用于各个设备,做到实时精确,全面获取发、输、变、配、用电等个环节的信息。第二，泛在连接。利用全面广泛覆盖的网络将所有设备、用户数据信息连接起来,做到信息的快速传输。第三，开放共享。利用大数据等技术对大量传感器节点所采集海量的数据进行共享和整理,数据共享是整个泛在电力物联网体系的基础,提取有效信息,做到实时交互,且用户可运用智能设备对所需信息进行提取和管理等操作。第四，融合创新。通过不同设备、用户,不同时空信息,对内实现全业务在线和电网安全稳定运行。对外建成智慧综合能源服务平台,开拓电力市场,促进电力改革。

3基于泛在物联的输电线路智能巡检系统关键技术

3.1输电线路取能技术

供电问题是制约设备状态感知技术大规模推广的重要因素。输电线路取能技术路径主要分为传输取能和自主取能两种。常见传输取能方式有微波供能和激光供能。但是两种技术存在3个明显的不足:一是电磁波和激光转换电能的效率低,取能的功率受到限制;二是设备技术含量高,经济成本投入高;三是对于低电位侧的发送装置仍需要低压供电,然而输电杆塔一般分布在野外,市电的获取困难,因此传输取能适用范围具有局限性。随着越来越多的在线供电设备安装在输电线路上,太阳能供电的稳定性、输出功率、设备维护等难以满足其需求。地线取能首先需考虑输电线路地线的运行方式,为了减少线路电能损耗,最典型的运行方式为一根地线分段绝缘。为进一步节能,未来输电线路可能会采用双地线均逐塔接地的方式。地线的运行方式,线路的结构、档距,杆塔接地电阻的不同,给地线取能的计算带来了极大的困难。基于地线取能方法的取能装置不仅在设计的绝缘性、功率输出方面有待提高,且要满足工程应用的通用性。另外,取能技术可与采集、通信为一体化监测装置相融合,以实现装置低功耗的要求。因此,针对取能、传感、通信的集成化系统芯片的研发将是未来另一个重点研究方向。

3.2变电配电智能巡检

巡检是电网运维工作中十分重要的一环，尤其是对于使用年限较长的电网系统，更是需要加强巡检力度。而传统的以人工为主的变电站巡检模式不仅耗费人力物力，安全性也难以得到保证，显然已经不能再适应当前的电网发展需求。通过物联网实现电网的智能巡检已成为电网改造升级中最具代表性的应用案例之一。在当前的实践中，采用智能巡检技术较好地解决了人工巡检中安全问题和效率问题，同时在各种参数的检测中比人工巡检具有无可比拟的优势，基于物联网的智能巡检可以在短时间内完成大范围、多参数、高可靠的巡检任务，大大提高了电网升级改造后的智能化运营水平。目前的智能巡检以智能机器人的应用最为流行，当系统向现场巡检机器人下发任务指令后，机器人需要通过内部算法模块自动进行最优巡检路径的规划，然后通过红外测温实时分析各设备的温度分布情况，并对过热的地方进行拍照，同时采集设备发出的故障声音，然后根据预设的条件进行故障分析和定位。

结语

综上所述，随着物联网、人工智能、边缘计算等技术的不断发展,智能巡检在输电线路中体现出巨大应用前景。输电线路智能巡检系统的建设实现了输电线路及其设备的互联,降低了数据获取的边际成本,进一步开发数据的价值形成完整的输电线路物联体系,具有重要的应用价值。同时输电线路智能巡检系统建设对设备立体感知、状态辅助预判、安全智能管控、运检效益提升,推进输电专业化管理模式向更智慧、更高效、更安全转变,实现与泛在电力物联网的深度融合有着深远的意义。

参考文献

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[2]吴学桐.基于物联网技术的智能电网系统分析[J].信息记录材料,2019(4):188-189.

[3]傅质馨,李潇逸,袁越.泛在电力物联网关键技术探讨[J].电力建设,2019(5):5-16.