基于泛在物联的输电线路智能巡检技术综述

基于泛在物联的输电线路智能巡检技术综述

摘要：随着科学技术的发展，人们对能源的需求量逐渐增加，大量不同类型的

能源加入到电力系统的运行模式中。这对于电力系统的安全管理和服务体系来说

是一种机遇，也是一种挑战。为了迎接挑战，国家电网有限公司提出了一种泛在

电力物联网构想。通过泛在物联网技术控制电力系统的功能，使电力系统更加智

能化，提高精准性，促进能源和电网互动，使电网变得更加有效、安全和可靠。

因此，主要探讨泛在物联网的关键性技术，以期为泛在物联网系构想提供技术支持。

关键词：电力物联网；关键技术；稳定性

引言

随着能源短缺和环境污染问题日益凸显，电力系统正在面临前所未有的挑战。为实现电力行业可持续发展，就要在电力系统中接入大量的分布式能源，实现对

清洁能源的充分利用。这一趋势将会驱动泛在电力物联网得到迅速发展，使电力

系统运行更加安全可靠。

1泛在电力物联网的特点

1.1全面感知信息，实现迅速组网

泛在电力物联网能够对信息进行全面的感知，还可以实现迅速组网，方便灵活。在泛在电力物联网中的传感器能够及时响应需求，实现感知。通常会将无线

传感设备进行部署，无需借助固定设施，就可以迅速进行组网，实现通信，对系

统周边环境和每个环节的信息进行采集和处理。由于电力系统十分复杂，因此，

泛在电力物联网对信息的全面感知功能更显得尤为必要。

1.2加强信息融合，方便通信

泛在电力物联网的传感器可以对信息进行初步压缩，这样就可以避免出现数

据冗余问题，防止数据包丢失，保证信道通畅。传感器可以将信息传递给网管或

者基站，再将处理后的信息传输到用户终端。传感器和通信设备可以开展无线通信，而且通信十分方便。在多个通信链路的支持下，网络通信也会更加便捷。

1.3拓扑网络结构复杂，自愈性良好

泛在电力物联网具有复杂的拓扑网络结构和强大的自愈性。泛在电力物联网

中的传感器需要充分发挥作用，这就需要随时部署新的设备，或者对传感器进行

调整。为节约成本，降低能源消耗，就要随时切换传感器的状态。有些传感器会

受到环境的影响，或者自身存在质量问题，因此不能发挥作用，就要将其替换或

者撤回，这样就会使得拓扑网络结构变得更加复杂。因此，泛在电力物联网必须

要适应这种频繁的变化，而且要有很强的自愈性，方可不影响其正常的功能。同时，电力系统对传感设备有很严格的要求，必须要保证传感设备有良好的自组织

水平，方不影响监控功能的发挥。

2泛在物联网的关键技术

泛在物联网的关键技术包括新物联网设备的设计与开发、数据的处理和计算

技术以及人工智能技术。传感器直接放入电力设备的内部，需要考虑微型化设计。由于传感器数量较多，环境各不相同，因此传感器电池需要不断更新，需要电池

维护技术。电力能源结合互联网后，需要对互联网数据进行处理，但数据数量庞大，需要进行筛选。

2.1异构网络平台的互操作行和无缝融合技术

该技术在实际应用过程中接触到的感知对象并不相同，被感知的对象呈现的

特性也呈现差异。由于传感设备在实际应用过程中涉及类型比较丰富，同时伴随

多样化特征。根据所处环境的不同，平台可以针对不同类型的标志技术或通信技

术实现互操作性和无缝技术融合，效果差异性十分明显。如果将电力物联网看作

一个具有典型特征的异构网络，网络的异构化会导致网络平台在链接时出现明显

的复杂特征。在实际运用过程中，物联网技术应用范围广泛，可以根据不同要求，按照不同的连接方式进行操作。在构建电力系统的过程中，只要保证其安全性和

稳定性，就能够满足人们生活中对电力资源的基本需求。但是，对电力系统而言，想要保证电力系统的稳定运行，需要有效落实电力物联网的每一环节，在感知传递、最终处理等方面提前做好准备，有效实现异构网络平台的互操作性和无缝融

合技术。

2.2数据的处理技术和计算技术

当前我国信息技术快速发展，也逐渐渗透于我国的各个行业，电力物联网的

发展也需要运用互联网技术。在获取数据、利用数据以及生成数据的过程中，运

用互联网技术能够有效提高处理速度，丰富数据处理技术类型。此外，泛在物联

网的技术需要从根本上实现数据的储蓄、共享以及管理。

3基于泛在物联的输电线路智能巡检系统关键技术

3.1输电线路取能技术

供电问题是制约设备状态感知技术大规模推广的重要因素。输电线路取能技

术路径主要分为传输取能和自主取能两种。常见传输取能方式有微波供能和激光

供能。但是两种技术存在3个明显的不足:一是电磁波和激光转换电能的效率低，取能的功率受到限制;二是设备技术含量高，经济成本投入高;三是对于低电位侧

的发送装置仍需要低压供电，然而输电杆塔一般分布在野外，市电的获取困难，

因此传输取能适用范围具有局限性。自主取能一般分为电池供能、电流线圈供能、太阳能和风能供能、电容分压取能、地线取能5种方式。电池供能虽然能量供应

稳定，但设备需要定期停电更换电池，且电池容量和输出功率低。电流线圈供能

主要利用安装电力线上的电流线圈，通过互感原理从电力线中取能，但易受线路

负荷电流波动的影响，造成供电不稳定。太阳能和风能供能通过太阳能电池板或

小风机来供能，但易受阴、雨、雪等气候影响造成设备供电不足，因此该技术通

常配合蓄电池一起使用。电容分压取能一般适用于间歇式工作的设备，但因需考

虑绝缘、均压和周围环境等因素，一直未得到广泛应用。

3.2全自主导航无人机巡检技术

高精度的导航定位是保障无人机超低空、超视距安全巡检的前提。惯性导航

系统(SINS)是一种稳定的自主式导航，但导航定位误差随时间增加而增大;全球定

位系统(GPS)导航精度高，但刷新率低。将SINS和GPS两个导航系统进行信息融合，采用卡尔曼滤波对系统进行闭环修正，可有效提高导航定位精度。但该导航

定位的精度是米级，对于输电线路巡检，几米的偏差将会带来目标的丢失。为消

除定位过程中误差带来的影响，在GPS定位中引入高精度GPS差分定位技术，其

中载波相位差分(RTK)定位精度可达厘米级。2018年底，北斗三号基本系统完成

建设，提供全球服务。北斗系统依托地基增强技术构建的一张GNSS系统高精度

定位网络，也可达到厘米级定位精度，可为无人机提供更加准确的位置和授时服务。

结语

随着物联网、人工智能、边缘计算等技术的不断发展，智能巡检在输电线路

中体现出巨大应用前景。针对本文所指的关键技术问题做重点研究，可进一步提