輸電線路在線監測系統的信息傳輸技術

方良斌

（中國南方電網超高壓輸電公司柳州局，廣西 柳州 545000）

0 引 言

在智能電網在線輸電環節中，輸電線路在線監測系統是實現輸電線路運行狀態監測的有效手段。輸電線路在線監測系統，能夠借助信息傳輸技術、信息處理技術以及傳感器技術等，監測預警和智能預測各類電網設備運行狀態。關于輸電線路在線監測信息傳輸技術的研究，應當符合輸電線路在線監測需求，加強電力信息傳輸資源的優化與整合，這樣才能實現相關信息的統一接入，進一步提升輸電線路在線監測系統信息傳輸技術的規范化與統一化，同時能有效提升信息傳輸網絡的安全性與可靠性，為輸電線路智能化建設提供堅實保障。

1 輸電線路在線監測系統中信息傳輸技術的主要特點

對于110 kV 及以上的交直流輸電線路的在線監測系統，為確保數據在主輸電站與遠端子系統之間的有效傳遞，通常會對信息傳輸有著較高要求。關于信息傳輸的特點主要包括以下幾方面。

1.1 傳輸容量較大

目前輸電線路主要以架空線路為主，對線路通道保護區的維護有著相對較高的要求，線路路徑縱橫雙向延伸數百千米以上。因此，在具體運行工作中，需要有足夠數量的遠程在線監測設備，對其進行實時監測，從而確保輸電線路能夠始終保持在正常狀態下[1]。同時，各種輸電線路十分錯綜復雜，一般在線監測系統由眾多子系統和終端共同構成，對不同子系統和終端數據進行分工處理后，需要將數據匯集上傳至在線監測主站系統。因此，數據節點是非常龐大的，并且傳輸容量也十分巨大，隨著電網的持續發展，子系統及終端的監測數據量也會不斷呈上升趨勢增長。

1.2 傳輸方式較多

輸電線路在線監測系統中的數據傳輸技術，通常會包含多種信息傳輸方式，如無線公網、光纖通信以及接入點名稱（Access Point Name，APN）專用網絡等。其中，APN 是一種虛擬網絡，能夠為特定的應用程序提高安全穩定的數據傳輸通道。APN 專用網絡具有高效穩定的傳輸能力，輸電線路在線監測系統需要實時地收集、傳輸和處理大量的數據，這要求網絡具備較大的帶寬和低延遲，同時該網絡采用了專用的通信通道和優化的網絡架構，可以提供穩定且高速的數據傳輸，確保監測數據能夠及時準確地傳送至監測中心[2]。

1.3 安裝環境較差

輸電線路主網架點通常處于戶外環境中，面臨著高溫、濕度和風力等惡劣的天氣條件，因此在技術設計和硬件選擇上需要更加謹慎，確保所選用的傳感器和監測設備能夠在惡劣的環境下正常運行，并且具備一定的防護措施，以保證數據的準確因此性和可靠性。

2 信息傳輸網絡的組成

輸電線路在線監測信息傳輸網絡，主要是由在線接入網和信息傳輸綜合數據網等多部分構成。此外，可以將在線監測接入網分為遠程網絡段和現場網絡段等多個路段。現場網絡段由終端信息傳輸節點與匯聚信息傳輸節點等部分構成；遠程網絡段由信息傳輸綜合數據網接入點和中繼信息傳輸節點等部分構成。

對于輸電線路在線監測信息，專網方案信息傳輸網絡構成如圖1 所示，公網方案信息傳輸網絡構成圖2 所示。

圖1 專網方案信息傳輸網絡構成

圖2 公網方案信息傳輸網絡構成

3 輸電線路在線監測系統中信息傳輸技術的具體要求

3.1 對數據傳輸寬帶的要求

在輸電線路在線監測系統中，對信息傳輸的寬帶有著明確要求，一方面需要覆蓋全部監測點，另一方面要根據環境條件、自然災害以及其他突發情況及時進行調整，同時要提供多種數據文件的傳輸，如靜態圖片、報文以及視頻等。具體帶寬數據類型包括窄帶數據和中等寬帶數據。一方面，窄帶數據。該數據主要來源于監測數據的采集傳感器，其中包括導線溫度、桿塔傾斜以及線路覆冰等相關數據，通過采取實時監測方式，以幾分鐘作為監測周期，在此基礎上完成數據采集，采集完成的數據需要由報文形式進行分組傳送。一般情況下，每組報文所涵蓋的數據總和需要控制在1 000 Bytes 以下[3]。另一方面，中等寬帶數據。該數據主要是子系統的圖像監測設備進行拍攝所獲得的數據，能夠在實際運行過程中提供線路的實時圖像，也可以適當調整監測設備的拍攝時間，對于所拍攝的圖片，通常以數據壓縮的形式進行傳送，并且圖片大小應當控制在10 MB 內。

3.2 對信息傳輸覆蓋的要求

按照輸電線路在線監測布點指導原則進行布點，具體如下：一是對于一些容易出現嚴重氣象災害的地區以及其他事故頻發地區，要求需要強化在線監測裝置配置；二是針對個別輸電線路，則無須全線覆蓋；三是對于運行環境較為惡劣或易受外力影響的區域，如市政、偷盜等，需要作為重點對象進行監測；四是要求視頻監測布點較為靈活，且便于移動；五是關于監測點的部署，也可能會隨時間變化而發生改變。

3.3 對信息傳輸質量的要求

在進行輸電線路布局時，需要考慮到多方面的變動因素如自然條件等，因此對輸電線路在線監測系統的要求較高。在選擇信息傳輸技術時，要求輸電線路具備較強的抵御自然災害能力，尤其是在各種意外事故或自然災害發生時，仍然要確保信息通道處于正常傳輸狀態，并且在性能方面也要高于相關監測裝置。

4 輸電線路在線監測系統的信息傳輸技術選擇與設計

4.1 傳輸性能評估與需求分析

傳輸性能評估是指對信息傳輸技術進行定量和定性的評估，以確保數據的準確性、實時性和可靠性。在在線監測系統中，數據的傳輸必須具備高帶寬、低延遲和穩定性的特點，以滿足實時監測和預警的要求。因此，評估中需要考慮的指標包括傳輸速率、傳輸延遲、傳輸容量以及傳輸穩定性等。針對不同的需求，信息傳輸技術在系統中也需要具備靈活性和可擴展性。不同的用戶對數據的要求不同，如需要實時監測數據、分析歷史數據以及故障診斷和預測等。因此，在設計和選擇傳輸技術時，需要考慮系統的可擴展性和適應性，以滿足不同用戶的需求。此外，信息傳輸技術需要與其他系統進行集成，以實現全面的在線監測功能。例如，與傳感器系統、數據存儲系統和數據分析系統等進行無縫連接，使得數據能夠實時采集、傳輸、存儲和分析，這就要求信息傳輸技術具備良好的兼容性和互操作性，能夠與不同廠商和不同系統進行無縫集成[4]。

4.2 技術選擇與方案設計

數據傳輸的可靠性和穩定性。由于輸電線路的監測數據對于電網運行的安全和穩定至關重要，選擇一種可靠的數據傳輸技術十分必要。傳統的有線通信技術，如光纖通信和電纜通信，具有較強的可靠性和穩定性，但在布線和維護方面較為復雜。相比之下，基于無線通信的技術，如無線傳感網和移動通信網絡，雖然靈活且易于部署，但是需要多次驗證和測試其穩定性和可靠性。數據傳輸的速度和帶寬也是選擇信息傳輸技術的重要考慮因素。隨著監測設備數量和數據量的增加，傳輸速度和帶寬的需求也相應增加。傳統有線通信技術在這方面具有一定優勢，可以提供較高的傳輸速度和帶寬，但是無線通信技術在近年來的發展中也取得了顯著的進步，能夠滿足大部分監測數據的傳輸需求。另外，信息傳輸技術的安全性也是必須考慮的因素之一[5]。輸電線路在線監測系統涉及敏感的電網數據，因此采取適當的安全措施來防止信息泄露和攻擊。無線通信技術在安全性方面存在一定的挑戰，因此需要采取加密和認證等安全措施來保護數據的安全傳輸。成本效益也是選擇信息傳輸技術的重要考慮因素之一。傳統的有線通信技術在設備和布線方面的成本較高，而無線通信技術則相對較低。因此，在設計方案時需要綜合考慮成本與性能的平衡，選擇最適合的信息傳輸技術。

4.3 網絡拓撲與通信協議設計

對于網絡拓撲的設計，需要考慮輸電線路在線監測系統的特點和需求。由于輸電線路的廣泛分布和復雜性，通常需要建立分布式的網絡拓撲結構，以實現數據的實時監測和傳輸，這種分布式結構可以將監測點分散在各個關鍵位置，以便及時獲取線路的狀態信息。為提高系統的可靠性和容錯性，可以采用冗余機制，通過多個路徑傳輸數據，以防止單點故障的發生。在通信協議的設計中，應考慮數據的傳輸效率和安全性。要想提高傳輸效率，可采用高速數據傳輸技術，如以太網或光纖通信，這些技術能夠提供更大的帶寬和更快的數據傳輸速度，以滿足監測系統對實時性和高精度數據的需求[6]。同時，為保證數據的安全性，可以采用加密技術和身份驗證機制，以防止數據的篡改和非法訪問。

5 結 論

文章主要分析了信息傳輸網絡的組成，闡述了輸電線路在線監測系統中信息傳輸技術的具體要求，提出了輸電線路在線監測信息傳輸技術的設計與選擇，保障在線監測系統的穩定性和可靠性。然而，當前的輸電線在線監控和數據傳輸仍存在一些問題，特別是在環保領域。為適應不斷變化的需求，需要進一步改進系統的適應性、可靠性和經濟性，將與實際工程相結合，一步一步地探索解決方案，并重點改善系統的可靠性和節省開支。