创新输电线路在线监测技术：边缘智能，全面感知 CNR221-227

项目背景

本文针对电力生产中的实际痛点，研发了创新输电线路在线监测技术：边缘智能，全面，有效提升了作业效率与安全水平。输电线路长期暴露在自然环境中，极端天气频发，运行环境复杂，安全运行面临较大挑战。传统监测手段难以涵盖无信号区、输电线路“三跨”等重要区段以及环境复杂区段，运维人员往往无法及时掌握线路状态。

线路器件状态数据分散、传输链路不稳定，导致故障识别滞后，巡检效率低。为此，项目研发了一种输电线路在线监测技术，通过边缘智能系统实现对输电线路的系统感知和实时监测。

存在问题

• 监测涵盖不足。无信号区和复杂区段缺乏有效监测手段，线路状态难以实时掌握。
• 数据传输压力大。大量采集数据直接上传后台，主站与通信链路负担明显。
• 故障识别不及时。传统方式依赖人工巡检和事后分析，缺陷发现滞后。
• 设备接入标准不统一。杆塔周围各类感知终端接口多样，重复投资现象突出。
• 数据稳定性难保障。电路板缺乏唯一性验证，数据安全存在隐患。

创新目标

建立统一的输电物联网感知层接入方法，实现输电线路在线监测的系统感知与智能管理，减轻主站与通信压力，减少重复投资，提高故障识别效率和数据传输稳定性。

技术方案

系统基于多数据汇聚接入、智能筛选与分析以及核心板保护等功能建立。监测节点分别设置在输电线路上，通过连接在监测节点上的传感器实时采集线路器件数据，可监测温度、舞动等状态，确保数据系统准确。

监测节点内部集成主控单元、AI单元等多个模块。主控单元接收传感器采集数据，并控制AI单元利用边缘智能对数据进行AI处理。AI单元内嵌FasterR-CNN、VGG、YOLOv3和Darknet等多种智能算法，可对数据进行故障识别，实现输电线路在线监测。监测节点还配备eRFID芯片，用于对电路板进行唯一性验证，确保数据稳定性和安全性。

监测节点具备远程通信和本地通信功能。远程通信单元通过光纤、4G、5G等多种上行通信接口，将故障识别结果传输到后台系统；本地通信单元支持RS485、微功率无线等多种下行通信接口，实现杆塔周围各类感知终端的数据接入。系统可灵活适应复杂环境，确保数据实时传输和可靠转发。

创新亮点

• 边缘智能处理：AI单元内嵌多种智能算法，在监测节点侧完成故障识别，减少数据上传量。
• 统一接入方法：构建输电物联网感知层接入方法，兼容多种下行通信接口，降低重复投资。
• 唯一性验证：eRFID芯片对电路板进行唯一性验证，提高数据可靠性和安全性。
• 多接口通信：支持光纤、4G、5G上行和RS485、微功率无线下行，适应复杂环境。
• 多场景适用：可应用于变电站智能监测、设备缺陷识别以及电力场景巡检等。

落地应用效果

该技术已初步应用于无信号区、输电线路“三跨”等重要区段以及环境复杂区段。以每2km部署一套智慧线路边缘智能网关估算，总共需5万台套。产业单位转化该成果后，可进行相关边缘监测系统、设备的设计和系统部署，预计收益可达1500万元。

产出物：智慧线路边缘智能网关、边缘监测系统及配套设备。

适用场景：输电线路在线监测、变电站智能监测、设备缺陷识别、电力场景巡检。

常见问题

Q：该技术如何解决无信号区监测难题？

A：监测节点支持本地通信和远程通信，可在无信号区通过本地接口接入杆塔周围感知终端，并利用边缘智能完成数据处理，减少对公网信号的依赖。

Q：AI单元内嵌哪些算法？

A：AI单元内嵌FasterR-CNN、VGG、YOLOv3和Darknet等智能算法，可对采集数据进行故障识别。

Q：该成果的推广规模如何？

A：以无信号区、输电线路“三跨”等重要区段及环境复杂区段为例，每2km部署一套智慧线路边缘智能网关，总共需5万台套，预计收益可达1500万元。

数据来源：项目验收报告及现场应用统计，单位信息已脱敏处理。

本文由中广研创新整理。