高压输电线路无线组网解决方案

一、无线需求分析

随着近年我国电网主要集中向超高压、特高压方向发展，输电线路的电压等级不断提高，输电距离也越来越远。在检修模式方面，目前我国电网一直沿用定期检修和事后抢修相结合的检修模式。定期检修模式有自身的科学依据和合理性，在多年的实践中有效减少了设备的突发事故，保证了设备的良好运行，但这种检修模式的缺点也是很明显的，“一刀切”式的检修模式，没有考虑设备的实际情况，存在“小病大治，无病也治”的盲目现象。随着近年我国电网的迅速扩建，电网设备数量急剧增加，定期检修工作量剧增，检修人员紧缺问题日益突出。

       由于我国电网覆盖面广，输电距离长，地形复杂，有些还位于偏远山区和无人区，因此数据传输中通信方式的问题是输电线路监测系统实现对线路进行实时在线监测的关键性环节。虽然目前移动、联通和电信等无线网络的覆盖面已经比较广，绝大部分输电线路中也已架设有光纤，但对输电线路在线监测系统通信传输方面还存在一些弊端和困难：

Ø 输电线路在线监测系统一般运行在偏远山区，GPRS、3G信号覆盖非常有限，且信号也非常不稳定，无法满足输电线路在线监测设备实时数据通信的应用需求；

Ø 架空输电线路基本上没有铺设光纤，少部分架设之后，光纤接口非常也有限，同时目前有些供电公司提供光纤接口，一般不愿把光纤端口与电力专用传输混合通用，因此采用光纤进行视频数据传输也有一定的局限性。

鉴于上述情况，必须寻找新的通信方式，满足不同区域输电线路在线监测系统的通信应用需求。

华骞科技在高压输电线路无线监控系统的构建基于IP的无线OFDM及多项无线技术之上，UBT2000系列无线产品经过严谨的生产工艺和严格的测试手段，产品可以在任何地域气候环境下很好的运转。该系列产品技术已经经历了多年以上的发展，目前已经非常成熟，该系列产品工作在国家许可的5Ghz频率范围内，具备良好的频率资源，可以保证用户的业务应用顺畅且快速。通过合理的链路规划和可以解决复杂环境带来的网络建设影响，不会破坏目前电力设备基础建设，不用架空或地埋线缆，实现快速搭建网络；同时，华骞科技的无线网络通过高质量的无线微波技术、无线聚合技术、无线路由技术、无线跳接技术，可以提供上百兆及千兆稳定安全的高带宽数据传输通道，充分满足电力监控视频信息及其它数据的稳定传输。

二、无线系统功能

在现代社会，电力输送线是保障经济运行、改善人民生活的重要基础设施之一。然而，传统的高压电力输送线设施存在一些问题，如输电线路可靠性差、监测手段有限等。为了解决这些问题，无线通信技术被应用到输电线路中，实现了远程监测、故障诊断等功能，提高了输电线路的可靠性和安全性。

1、远程监测和故障诊断

高压电力输送线设施的线路通信技术可以实现对输电线路的实时远程监测和故障诊断。通过在输电塔上设置无线通信系统，可以获取到输电线路的电压、电流和温度等参数，并将这些参数传输给监控中心进行监测。当出现异常情况时，监控中心可以及时发出警报并进行故障诊断，从而减少了对人工巡视的依赖，提高了监测的准确性和效率。

2、数据传输和通信网络

通过无线通信技术，可以在高压电力输送线设施上建立起一个稳定可靠的数据传输和通信网络。传统的有线通信系统需要大量的线缆来连接输电塔之间的设备，而无线通信技术可以直接利用已有的输电线路，不需要额外的线缆，降低了成本和维护难度。同时，无线通信技术的使用还可以提高数据传输速率，实现对大流量数据的传输，满足了现代智能电网对实时数据的需求。

3、雷电保护和抗干扰能力

高压电力输送线设施的输电线路经常遭受雷击和其他各种干扰，这些干扰会对通信系统造成影响。利用现代无线通信技术，可以在设备的设计和安装上进行一系列措施来保护通信系统免受雷电等干扰的影响。例如，通过合理安装避雷器、屏蔽设备，可以有效降低雷击对通信系统的影响。此外，在无线通信技术中采用频谱扩展、调频跳频等抗干扰技术，进一步提高了通信系统的抗干扰能力。

4、节能减排

高压电力输送线设施的无线通信技术可以帮助实现节能减排的目标。首先，通过远程监测和故障诊断，可以及时发现和解决输电线路的问题，提高输电线路的效率，减少能源的浪费。其次，无线通信技术可以减少传统的有线通信系统所需的线缆，减少对资源的消耗，并降低了环境的污染。

三、无线系统架构

电力输送网主要由各个电力塔构成，一般来说为了缩短距离节省成本，输送线路基本都是直线型。一条几十公里的电力传输线路上，可能有上百个电力铁塔，每个电力塔上，需要安装摄像头和多种传感器或探头，用于监控电网、电塔和周围的实施状况，同时采集多种与电力传输安全密切相关的信息。这些信息经过处理后，传送到最近的光纤节点中，再通过电力系统的内网光纤网络，传送到电力局的远程指挥控制中心。中心通过适当的系统分析控制软件，对整个线路的运行情况全面掌控，及时指挥处理各种突发事件，确保电力系统运行安全。

无线组网总体架构

系统分为三层架构：前端采集层、无线传输层、监控中心平台层。

1. 感知采集层（杆塔前端）：高清摄像机、边缘 AI 单元、工业无线微波、PoE 防雷器、太阳能电源系统；采集视频图像，本地 AI 分析，通过微波射频模块发送视频与告警数据；

2. 无线传输层（无线微波链路）：前端微波→中继微波→汇聚微波（变电站杆塔）；汇聚节点通过网线接入变电站内网交换机；自建微波链路，承担视频、图片、监测数据回传；

3. 监控平台层（变电站监控中心）：接入交换机、隔离网关、存储服务器、平台服务器、监控大屏；实现视频管理、AI 告警、GIS 地图、工单、对外接口。

对于不同时期建设的传输线路，光纤网络的铺设也有所不同。新近的电力传输网大多有光纤铺设，而早期线路上则没有任何网络设置，因此，对前者，数据的汇聚和传输相对简单，而对一条几十公里的传输线路上没有光纤接入的场合，则需要通过全无线的方式进行汇聚传输。

a、已有光纤铺设条件下的无线传输方案

对于电力塔线路上已有光纤接入点的网络，一般光纤布局的密度在每隔5～10km一个，此时用无线传输覆盖相对简单，只要把每个光纤接入点铁塔的附近两边铁塔上的数据发送至光纤接入点即可。

b、电力输送线路上没有任何预设网络的长距离无线传输

对于电力塔线路上没有光纤接入点的网络，则在一定长度范围内的所有电力塔都需通过无线传输，实现网络连通性。根据电力传输的布局，一般县与县之间的间隔在20～40km左右，我们可以采取把线路上的铁塔数据分段汇聚，再集中传输到发电厂，或县市的变电站、电力局等电力光纤接入点。

电力塔采集端设备示意图

无线组网多样化供电方案

采用成熟高压电流感应取电技术，结合太阳能供电系统或风电供电系统（太阳能板/风电控制板+控制器+蓄电池），为传感器、摄像头和无线宽带传输设备供电。

四、无线组网方案的优势

防护等级：设备具有良好的户外工作特性以及IP67/IP68的防护等级

中继支持环节：系统应该在多次中继的情况下也能保证宽带，拥有宽带恢复机制。

多路传感器接口：专业数据传感处理器，支持多种接口和多种视频输入方式。

有效的屏蔽保护：全工业级设计，设备具有强防雷、抗电磁干扰能力，ESD屏蔽良好。

自我修复设计：采用智能结构体系。当重要节点通信中断时，可远程操作进行网络拓扑重构，抢救“信息孤岛”，恢复系统

先进的软件设计：系统使用统一管理软件，在中心机房对分布广泛的众多设备进行集中统一管理，及时发现问题并迅速解决。

防盗监控：采用接近光束传感器（防盗传感器），当有人穿越光束。监控画面可显示报警，视频摄像头指向预设位置存储视频。

安全性：不破坏、不影响电力设备运行安全，可限定各级用户的访问权限和操作权限，保证系统信息安全。

高稳定性：包括检测设备的稳定性，监测数据的稳定性和数据传输的稳定性，保证了后台分析决策系统的稳定。

五、无线组网方案的总述

综上所述，高压电力输送线设施的输电线路无线通信技术在提高输电线路可靠性、实现远程监测和故障诊断、建立稳定可靠的数据传输和通信网络、提高抗干扰能力以及节能减排等方面具有重要作用。随着技术的不断进步和应用的推广，这种无线通信技术将为电力输送线设施的安全运行和智能化发展提供更多的支持和保障。