输电线路在线监测系统的信息传输技术

方良斌

（中国南方电网超高压输电公司柳州局，广西 柳州 545000）

0 引 言

在智能电网在线输电环节中，输电线路在线监测系统是实现输电线路运行状态监测的有效手段。输电线路在线监测系统，能够借助信息传输技术、信息处理技术以及传感器技术等，监测预警和智能预测各类电网设备运行状态。关于输电线路在线监测信息传输技术的研究，应当符合输电线路在线监测需求，加强电力信息传输资源的优化与整合，这样才能实现相关信息的统一接入，进一步提升输电线路在线监测系统信息传输技术的规范化与统一化，同时能有效提升信息传输网络的安全性与可靠性，为输电线路智能化建设提供坚实保障。

1 输电线路在线监测系统中信息传输技术的主要特点

对于110 kV 及以上的交直流输电线路的在线监测系统，为确保数据在主输电站与远端子系统之间的有效传递，通常会对信息传输有着较高要求。关于信息传输的特点主要包括以下几方面。

1.1 传输容量较大

目前输电线路主要以架空线路为主，对线路通道保护区的维护有着相对较高的要求，线路路径纵横双向延伸数百千米以上。因此，在具体运行工作中，需要有足够数量的远程在线监测设备，对其进行实时监测，从而确保输电线路能够始终保持在正常状态下[1]。同时，各种输电线路十分错综复杂，一般在线监测系统由众多子系统和终端共同构成，对不同子系统和终端数据进行分工处理后，需要将数据汇集上传至在线监测主站系统。因此，数据节点是非常庞大的，并且传输容量也十分巨大，随着电网的持续发展，子系统及终端的监测数据量也会不断呈上升趋势增长。

1.2 传输方式较多

输电线路在线监测系统中的数据传输技术，通常会包含多种信息传输方式，如无线公网、光纤通信以及接入点名称（Access Point Name，APN）专用网络等。其中，APN 是一种虚拟网络，能够为特定的应用程序提高安全稳定的数据传输通道。APN 专用网络具有高效稳定的传输能力，输电线路在线监测系统需要实时地收集、传输和处理大量的数据，这要求网络具备较大的带宽和低延迟，同时该网络采用了专用的通信通道和优化的网络架构，可以提供稳定且高速的数据传输，确保监测数据能够及时准确地传送至监测中心[2]。

1.3 安装环境较差

输电线路主网架点通常处于户外环境中，面临着高温、湿度和风力等恶劣的天气条件，因此在技术设计和硬件选择上需要更加谨慎，确保所选用的传感器和监测设备能够在恶劣的环境下正常运行，并且具备一定的防护措施，以保证数据的准确因此性和可靠性。

2 信息传输网络的组成

输电线路在线监测信息传输网络，主要是由在线接入网和信息传输综合数据网等多部分构成。此外，可以将在线监测接入网分为远程网络段和现场网络段等多个路段。现场网络段由终端信息传输节点与汇聚信息传输节点等部分构成；远程网络段由信息传输综合数据网接入点和中继信息传输节点等部分构成。

对于输电线路在线监测信息，专网方案信息传输网络构成如图1 所示，公网方案信息传输网络构成图2 所示。

图1 专网方案信息传输网络构成

图2 公网方案信息传输网络构成

3 输电线路在线监测系统中信息传输技术的具体要求

3.1 对数据传输宽带的要求

在输电线路在线监测系统中，对信息传输的宽带有着明确要求，一方面需要覆盖全部监测点，另一方面要根据环境条件、自然灾害以及其他突发情况及时进行调整，同时要提供多种数据文件的传输，如静态图片、报文以及视频等。具体带宽数据类型包括窄带数据和中等宽带数据。一方面，窄带数据。该数据主要来源于监测数据的采集传感器，其中包括导线温度、杆塔倾斜以及线路覆冰等相关数据，通过采取实时监测方式，以几分钟作为监测周期，在此基础上完成数据采集，采集完成的数据需要由报文形式进行分组传送。一般情况下，每组报文所涵盖的数据总和需要控制在1 000 Bytes 以下[3]。另一方面，中等宽带数据。该数据主要是子系统的图像监测设备进行拍摄所获得的数据，能够在实际运行过程中提供线路的实时图像，也可以适当调整监测设备的拍摄时间，对于所拍摄的图片，通常以数据压缩的形式进行传送，并且图片大小应当控制在10 MB 内。

3.2 对信息传输覆盖的要求

按照输电线路在线监测布点指导原则进行布点，具体如下：一是对于一些容易出现严重气象灾害的地区以及其他事故频发地区，要求需要强化在线监测装置配置；二是针对个别输电线路，则无须全线覆盖；三是对于运行环境较为恶劣或易受外力影响的区域，如市政、偷盗等，需要作为重点对象进行监测；四是要求视频监测布点较为灵活，且便于移动；五是关于监测点的部署，也可能会随时间变化而发生改变。

3.3 对信息传输质量的要求

在进行输电线路布局时，需要考虑到多方面的变动因素如自然条件等，因此对输电线路在线监测系统的要求较高。在选择信息传输技术时，要求输电线路具备较强的抵御自然灾害能力，尤其是在各种意外事故或自然灾害发生时，仍然要确保信息通道处于正常传输状态，并且在性能方面也要高于相关监测装置。

4 输电线路在线监测系统的信息传输技术选择与设计

4.1 传输性能评估与需求分析

传输性能评估是指对信息传输技术进行定量和定性的评估，以确保数据的准确性、实时性和可靠性。在在线监测系统中，数据的传输必须具备高带宽、低延迟和稳定性的特点，以满足实时监测和预警的要求。因此，评估中需要考虑的指标包括传输速率、传输延迟、传输容量以及传输稳定性等。针对不同的需求，信息传输技术在系统中也需要具备灵活性和可扩展性。不同的用户对数据的要求不同，如需要实时监测数据、分析历史数据以及故障诊断和预测等。因此，在设计和选择传输技术时，需要考虑系统的可扩展性和适应性，以满足不同用户的需求。此外，信息传输技术需要与其他系统进行集成，以实现全面的在线监测功能。例如，与传感器系统、数据存储系统和数据分析系统等进行无缝连接，使得数据能够实时采集、传输、存储和分析，这就要求信息传输技术具备良好的兼容性和互操作性，能够与不同厂商和不同系统进行无缝集成[4]。

4.2 技术选择与方案设计

数据传输的可靠性和稳定性。由于输电线路的监测数据对于电网运行的安全和稳定至关重要，选择一种可靠的数据传输技术十分必要。传统的有线通信技术，如光纤通信和电缆通信，具有较强的可靠性和稳定性，但在布线和维护方面较为复杂。相比之下，基于无线通信的技术，如无线传感网和移动通信网络，虽然灵活且易于部署，但是需要多次验证和测试其稳定性和可靠性。数据传输的速度和带宽也是选择信息传输技术的重要考虑因素。随着监测设备数量和数据量的增加，传输速度和带宽的需求也相应增加。传统有线通信技术在这方面具有一定优势，可以提供较高的传输速度和带宽，但是无线通信技术在近年来的发展中也取得了显著的进步，能够满足大部分监测数据的传输需求。另外，信息传输技术的安全性也是必须考虑的因素之一[5]。输电线路在线监测系统涉及敏感的电网数据，因此采取适当的安全措施来防止信息泄露和攻击。无线通信技术在安全性方面存在一定的挑战，因此需要采取加密和认证等安全措施来保护数据的安全传输。成本效益也是选择信息传输技术的重要考虑因素之一。传统的有线通信技术在设备和布线方面的成本较高，而无线通信技术则相对较低。因此，在设计方案时需要综合考虑成本与性能的平衡，选择最适合的信息传输技术。

4.3 网络拓扑与通信协议设计

对于网络拓扑的设计，需要考虑输电线路在线监测系统的特点和需求。由于输电线路的广泛分布和复杂性，通常需要建立分布式的网络拓扑结构，以实现数据的实时监测和传输，这种分布式结构可以将监测点分散在各个关键位置，以便及时获取线路的状态信息。为提高系统的可靠性和容错性，可以采用冗余机制，通过多个路径传输数据，以防止单点故障的发生。在通信协议的设计中，应考虑数据的传输效率和安全性。要想提高传输效率，可采用高速数据传输技术，如以太网或光纤通信，这些技术能够提供更大的带宽和更快的数据传输速度，以满足监测系统对实时性和高精度数据的需求[6]。同时，为保证数据的安全性，可以采用加密技术和身份验证机制，以防止数据的篡改和非法访问。

5 结 论

文章主要分析了信息传输网络的组成，阐述了输电线路在线监测系统中信息传输技术的具体要求，提出了输电线路在线监测信息传输技术的设计与选择，保障在线监测系统的稳定性和可靠性。然而，当前的输电线在线监控和数据传输仍存在一些问题，特别是在环保领域。为适应不断变化的需求，需要进一步改进系统的适应性、可靠性和经济性，将与实际工程相结合，一步一步地探索解决方案，并重点改善系统的可靠性和节省开支。