于子涵

【摘要】 ? ?5G網(wǎng)絡(luò)是十四五期間智能電網(wǎng)建設(shè)的重要力量，5G通信為電網(wǎng)提供更加快捷、高效的通信服務(wù)，5G技術(shù)與智能電網(wǎng)巡檢機器人自動巡檢相結(jié)合，實現(xiàn)智能化無人巡檢，5G技術(shù)與無線無源測溫結(jié)合應(yīng)用，實現(xiàn)變電站設(shè)備、線路實時溫度監(jiān)測，提高智能電網(wǎng)的運維質(zhì)量和運維效率，降低運維成本，提高電網(wǎng)安全可靠性。

【關(guān)鍵詞】 ? ?智能電網(wǎng) ? ?5G網(wǎng)絡(luò) ? ?巡檢機器人 ? ?無線無源測溫

一、5G在智能電網(wǎng)巡檢和測溫中探析概述

智能電網(wǎng)是以應(yīng)用集成、高速的雙向通信網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，結(jié)合傳感測量技術(shù)和設(shè)備技術(shù)，實現(xiàn)對電力流和信息流的高度融合，提升電網(wǎng)的自動化運行能力，提高電網(wǎng)的運行穩(wěn)定性。

5G網(wǎng)絡(luò)是十四五“新基建”智能供電園區(qū)的重要力量，5G通信為可靠的電網(wǎng)提供更加便捷的電力服務(wù)，5G技術(shù)同時也是推動電力產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級和提質(zhì)增效的關(guān)鍵支撐技術(shù)。5G技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸速率遠遠高于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，最高可達10Gbit/s，比4G蜂窩網(wǎng)絡(luò)快100倍。較低的網(wǎng)絡(luò)延遲低于1毫秒，超大網(wǎng)絡(luò)容量，提供千億設(shè)備的連接能力，滿足物聯(lián)網(wǎng)通信，可在連續(xù)廣域覆蓋和高移動性下用戶體驗速率達到100Mbit/s。

5G技術(shù)與變電站巡檢機器人自動巡檢相結(jié)合，在變電站附近建設(shè)5G信號基站，配置巡檢機器人通過5G信號實現(xiàn)巡檢任務(wù)的派發(fā)和執(zhí)行，通過預(yù)設(shè)任務(wù)計劃或單獨指令開展設(shè)備巡檢工作，巡檢機器人配置高清攝像頭和遠紅外攝像頭，巡檢機器人采用AI人工智能技術(shù)自動識別變電站設(shè)備表計和設(shè)備報警信號，對巡檢設(shè)備狀態(tài)自動識別，對設(shè)備異常情況自動篩選和識別，生產(chǎn)成巡檢記錄，并報送調(diào)度中心，以機器替人工，調(diào)高巡檢效率，降低人工成本。

5G技術(shù)與一體式測溫項目相結(jié)合，將變電站內(nèi)設(shè)備、線路配置無線無源一體式測溫裝置，通過5G信號實現(xiàn)測溫裝置實時信息的24小時不間斷上傳，實現(xiàn)變電站主要設(shè)備溫度信息一體式測溫，完成主要設(shè)備測溫信息的實時更新。

二、關(guān)鍵技術(shù)探析

2.1智能電網(wǎng)

十四五期間迎來智能電網(wǎng)快速發(fā)展期，智能電網(wǎng)是在常規(guī)電網(wǎng)的基礎(chǔ)上衍生而來，通過融入自動化技術(shù)、信息化技術(shù)、5G、人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，將電網(wǎng)運行水平整體提升，減少對人工依賴，逐步實現(xiàn)智能化。

智能電網(wǎng)具備更加安全可靠的保證系統(tǒng)，以提高輸送電能質(zhì)量為基礎(chǔ)，盡可能避免設(shè)備故障或者安全事故，遇到電網(wǎng)設(shè)備故障能自動識別故障類型并立即做出預(yù)判，減少事故范圍，在最短的時間內(nèi)恢復(fù)電網(wǎng)正常運行。智能電網(wǎng)更加集成、兼容，智能電網(wǎng)融合了電力、通信、自動化、信息化、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等多種新技術(shù)，將數(shù)據(jù)進行整合和梳理，建立統(tǒng)一的電力數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，對電力數(shù)據(jù)進行分類，減少信息孤島效應(yīng)，不斷優(yōu)化電網(wǎng)的管控能力，將動態(tài)數(shù)據(jù)集成在數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)關(guān)鍵性數(shù)據(jù)調(diào)取。

實現(xiàn)智能電網(wǎng)主要要依靠關(guān)鍵技術(shù)，包括通信技術(shù)、云計算技術(shù)、智能儀表、智能傳感裝置，通過布置大量的傳感器，實現(xiàn)萬物互聯(lián)，實現(xiàn)物與物之間的通信和數(shù)據(jù)交換，巡檢機器人和一體式無線無源測溫作為其中一個組成部分用于實踐智能電網(wǎng)建設(shè)。

2.2 5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、覆蓋及5G設(shè)備組網(wǎng)方式

5G網(wǎng)路技術(shù)具備增強型移動寬帶eMBB 、海量機器類通信mMTC 和超可靠低時延通信uRLLC等特性，增強了無線的網(wǎng)絡(luò)安全性、可靠性和確定性。通過5G網(wǎng)絡(luò)可滿足智能電網(wǎng)的自動巡檢和無線測溫數(shù)據(jù)實時回傳的需求。

在智能電網(wǎng)中采用多條天線同時傳輸?shù)募夹g(shù)，能夠?qū)o線網(wǎng)絡(luò)進行更廣闊的覆蓋，根據(jù)該項目5G信號覆蓋需求，分別建設(shè)1處宏站，1處室分進行整體覆蓋。室分設(shè)備主要通過配置BBU和RRU，BBU、RRU之間通過光纜連接，實現(xiàn)變電站區(qū)域內(nèi)5G信號全覆蓋。

2.3巡檢機器人自動巡檢

變電站未來發(fā)展趨勢是用機器取代人工，變電站通常采用巡人工巡檢，巡檢時間、巡檢頻次和巡檢質(zhì)量都無法得到保證。

通過在110kV變電站110kV室、35kV室、控制室、變壓器室、電容器室等配置輪式巡檢機器人或軌道式巡檢機器人，完成變電站日常巡檢和特殊巡檢，提升巡檢質(zhì)量，解放勞動力，提高巡檢效率，有效避免了因巡檢人員專業(yè)技術(shù)水平不強而未能發(fā)現(xiàn)缺陷和隱患的問題，推進了無人化變電站的發(fā)展，提高巡檢自動化和智能化程度。

在巡檢機器人內(nèi)配置高清可見光相機、紅外熱成像儀、高畫質(zhì)的攝像機、局部放電等設(shè)備，通過驅(qū)動系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、模塊化設(shè)計功能、圖像識別功能、多傳感器融合技術(shù)、圖像智能識別與分析技術(shù)和巡檢報告自動生成等功能，提前發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備安全隱患和設(shè)備故障，對變電站內(nèi)環(huán)境進行實時監(jiān)測，多角度、多方位進行巡視，能夠精準(zhǔn)定位巡檢位置，判斷柜體指示燈狀態(tài)、分合閘狀態(tài)、儀表讀數(shù)等設(shè)備運行狀態(tài)，對設(shè)備進行紅外測溫，實現(xiàn)設(shè)備致熱現(xiàn)場檢測與缺陷診斷，通過高畫質(zhì)的攝像機對巡檢過程進行全程拍攝，實現(xiàn)不同時刻、不同位置配電柜的局放監(jiān)測。

電力巡檢機器人主要由檢測層、傳輸層和接收層組成，檢測層主要由定位系統(tǒng)、云臺控制系統(tǒng)、紅外采集系統(tǒng)、可見光采集系統(tǒng)組成，傳輸層主要通過5G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和控制信號的傳送，接收層主要通過客戶端對傳送的數(shù)據(jù)進行接收并發(fā)出指令。通過5G信號實現(xiàn)巡檢機器人巡檢任務(wù)派發(fā)，機器人對巡檢信息進行自動識別、篩選，對巡檢內(nèi)容和結(jié)果通過5G信號實現(xiàn)巡檢記錄上傳，可以實現(xiàn)預(yù)設(shè)任務(wù)計劃和臨時指令兩種模式的巡檢工作，巡檢結(jié)束后自動形成巡檢記錄單，對巡檢發(fā)現(xiàn)問題的設(shè)備照片和視頻進行實時回傳。

電力巡檢機器人對變電站相關(guān)電力數(shù)據(jù)獲取、傳輸、分析預(yù)警、決策起到了至關(guān)重要的作用，并在應(yīng)用現(xiàn)場凸顯其優(yōu)勢，不受惡劣天氣、交通等極端情況影響，隨時掌控變電站運行狀態(tài)。

2.4一體式無線無源測溫

變電站電氣設(shè)備長期處于運行過程，電氣設(shè)備連接部位會因老化和接觸電阻過大而發(fā)熱，進而導(dǎo)致接頭異常升溫甚至引發(fā)燃爆事故。變電站內(nèi)開關(guān)柜電氣設(shè)備安裝密集，一旦發(fā)生事故會引發(fā)對應(yīng)出線大量電氣設(shè)備損壞，出線線路停電，帶來了巨大的經(jīng)濟損失，隨著近些年傳感器技術(shù)日臻完善，大數(shù)據(jù)分析技術(shù)快速發(fā)展，無線測溫技術(shù)在輸變電設(shè)備應(yīng)用技術(shù)已是非成熟。主要的測溫方式有紅外測溫、電池供電測溫、CT取電式測溫、電場能測溫，結(jié)合變電站和線路的特點和應(yīng)用場景，選用無線無源CT取電式測溫和電場能測溫兩種方式相結(jié)合，在變電站主要設(shè)備和線路上實現(xiàn)一體式無線測溫。

每個溫度傳感器帶有唯一的編碼，通過接觸式測溫，主要在變電站設(shè)備、線路配置無線無源一體式測溫裝置，利用變電站設(shè)備和線路自帶的電壓和電流為測溫模塊取電，避免電網(wǎng)運行時因更換電池而被迫停電的問題，為后期的系統(tǒng)運行維護節(jié)省了維修成本，可實現(xiàn)-40～+150℃范圍內(nèi)的測溫。

溫度監(jiān)測點主要為斷路器觸頭、電纜接頭、變壓器接線柱及周邊桿塔電纜接頭，每個觸頭各配置一個無線無源測溫模塊，通過所有監(jiān)測點數(shù)據(jù)通通過5G信號實現(xiàn)測溫裝置實時信息的24小時不間斷上傳，實現(xiàn)變電站主要設(shè)備溫度信息一體式測溫的，完成主要設(shè)備測溫信息的實時更新。

三、預(yù)期效果分析

以110kV電壓等級變電站為應(yīng)用對象，在變電站附近搭建5G基站，實現(xiàn)5G信號的全覆蓋，在變電站內(nèi)配置電力巡檢機器人，通過5G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)巡檢機器人的自動巡檢、特殊巡檢等工作，在變電站主要電氣設(shè)備和線路上配置一體式無線無源測溫模塊，通過5G實現(xiàn)測溫裝置的24小時不間斷測溫功能，為智能電網(wǎng)的發(fā)展提供了可靠的關(guān)鍵技術(shù)支撐。

四、結(jié)束語

綜上所述，5G技術(shù)在智能電網(wǎng)的相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣，越來越寬泛，而電力巡檢機器人和一體式無線無源測溫作為智能電網(wǎng)應(yīng)用的一小部分，通過探析，推動變電站運維向無人化方向發(fā)展，極大提高巡檢效率和巡檢質(zhì)量，彌補了惡劣環(huán)境、惡劣條件人工巡檢存在的問題，降低運維成本，提高電網(wǎng)安全可靠性，具有廣闊的應(yīng)用前景。

參 ?考 ?文 ?獻

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