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输电设备物联网应用场景有哪些？

发布于：2022-08-19 16:14:19 来自：电气工程/风力发电技术 [复制转发]

知识点：输电设备

一

线路状态实时感知与智能诊断

通过微功率低功耗传感网、链状多跳组网及物联代理等方式实现信息互联及融合，利用边缘计算实现设备状态的初步诊断及告警，依托设备物联网高级应用实现多系统、多源信息数据的融合分析与深化应用；利用大数据、云计算等人工智能手段实现输电线路状态主动评估、智能预警及精准运维，提高线路运检效率效益。

场景一： 线路温度监测及动态增容。 在输电线路导线、耐张线夹、接续管、引流板等处加装低功耗无线测温传感器，并适当部署环境温湿度、风速、雨量及日照强度等多参量传感器，全天候感知导线和连接金具温度及周围气象信息，通过自组网全面汇集相关监测信息。以线路为单位对监测数据、实时运行数据进行边缘计算和智能分析，对温度超限线路及时发送热点告警，帮助运维人员实时掌控重超载线路、老旧线路运行状态，指导开展精准运维。温度和环境感知数据通过汇聚节点传输到物联网中台后，在应用层融合线路交跨信息，利用模型计算导线最大负荷状况，预测线路导线温度变化及弧垂变化，指导调度部门合理调配线路输送容量，有序开展动态增容。

场景二：线路故障智能诊断与异常放电主动侦测。 针对 220kV及以上线路，每隔30公里在线路两侧部署线路分布式故障监测装置，实时监控线路故障电流及波形，通过边缘计算，对线路本体和走廊雷击进行波形分析，实现故障定位和原因初级分析；在应用层，融合国网六大监测预警中心监测预警信息，结合调度录波动作信息和现场无人机巡视信息，建立基于多源信息的输电线路故障原因综合诊断模型，实现故障原因的精确分析，大幅缩短故障原因诊断时间，并依托人工智能算法迅速判断故障影响范围，提供后续处理方案和决策建议。在输电线路特殊区段上推广应用异常状态智能监测终端，实时侦测采集线路导线上异常放电行波电流，通过边缘计算对绝缘子裂化、金具浮放电、植被超高、覆冰、污秽等五类典型异常放电进行定位、辨识及预警，结合气象数据、可视化数据、设备数据及历史运检数据的融合分析，智能评估设备风险等级，辅助制定检修消缺策略，并为调度部门合理安排电网运行方式提供依据。

场景三：线路外绝缘状态感知预警。 针对沿海高盐地区、高污染、高粉尘特殊环境以及运行10年及以上的输电线路绝缘子，安装泄漏电流、雨量、温湿度传感器，监测绝缘子表面泄漏电流状态，通过边缘计算分析模块，实现外绝缘状态实时感知及异常告警，并上传物联网后台。结合设备本体信息、可视化信息及相关检测数据，在应用层智能分析瓷玻璃绝缘子污秽度和复合绝缘子本体老化情况，指导复合绝缘子寿命评估及检修策略制定；融合平台层和应用层气象降水预报、雾霾预报等公共信息，实现污闪预警，综合判断污闪风险落区和风险线路杆塔，提前预警输电线路外绝缘故障。

场景四：共享铁塔安全智能监测。 结合共享铁塔所处地形位置，在输电共享铁塔上有重点差异化部署杆塔倾斜传感器、“国网芯”智能螺栓、可视化监控等感知设备，实时监测共享铁塔运行状态，监测信息通过自组网技术上传数据汇聚节点。在应用层建立共享铁塔安全监控及评估模块，将监测数据、结构参数和气象数据进行融合分析，智能评估共享杆塔安全状态和风险等级。

二

自然灾害全景感知与预警决策

通过对雷电、覆冰、山火、台风、地质灾害、舞动等监测预警技术的攻关研究与推广应用，完善基于输电通道环境监测信息的自然灾害预测预警模型，结合输电全域网格化气象监测系统，建立统一的数据模型，实现跨专业多系统海量数据融合。应用人工智能技术，开展通道自然灾害的可视化展示、灾害演化的仿真评估和预测预警，通过输电通道大尺度预警和重点通道精细微观化预警的精准推送，逐步实现对通道各类致灾因子监测预警的全覆盖、高精度、强时效，以及灾害预警评价方法由“经验定性”向“标准定量”转变，为智能抢修和智能调度提供决策依据。

场景五：微气象全域监测与辅助决策。 依据重要输电通道及微地形分布区域，网格化部署微型气象站、气象数值在线监测系统等感知装置，准确采集线路附近温湿度、风速、风向、雨量等关键气象数据，实现线路走径的气象全域监测；部署边缘计算的前端计算模型，实现现场气象特征及走势的基本研判，并上传物联后台。依托后台超强算力和先进气象预测模型，融合现场微气象监测数据、气象卫星数据及公共服务气象数据，实现对微地形、微气象、微物理等影响线路气象环境关键要素的准确模拟和差异化化管控，将全网的强降水、大风、沙尘浓度、高低温、寒潮等要素的预报分辨率

提升至3km*3km，三大直流输电走廊等特高压关键区域预报分辨率达到杆塔级（1km*1km），为六大监测预警中心预测预警提供辅助决策依据。

场景六：雷电监测预警与智能决策。 依托规模化部署的雷电探测基站、预警传感站、气象雷达、避雷器在线监测、输电线路异常诊断、输电线路分布式故障诊断等装置，实现覆盖区域内雷电监测预警服务和雷击故障的分析研判。在国网雷电监测预警中心主站和子站，通过对前端监测传感数据的采集、计算与融合分析，实现雷电数据的查询、统计分析，以及输电通道的雷电临近预警和中长期预报；采用大数据技术开展雷击敏感因子的多源数据联合分析，实现对杆塔雷击风险的评估、预测与预警。

场景七：覆冰监测预警与智能决策。 依托基于“光传感” 技术的全线路覆冰监测装置和基于高精度拉力传感、微气象监测、图像视频监控的综合覆冰监测装置，结合附近自动气象站、观冰站（点）的环境气象参量监测数据，结合杆塔倾斜装置的监测数据，建立易覆冰区（海拔较高区域和迎风山坡、垭口、风道、大型水面附近等微地形区）网格化覆冰监测体系，实时采集导地线覆冰荷载、覆冰图片和杆塔形变数据并进行边缘计算，准确获得导地线覆冰厚度并自动上传。在平台层完善覆冰监测预警，提升覆冰预测预警主站自动化业务功能，优化覆冰大数据挖掘分析能力，提升国网范围微地形区域覆冰精细化预测能力。

场景八：舞动监测预警与智能决策。 依托基于加速度传感的导线舞动监测终端和基于北斗差分高精度定位的智能间隔棒，结合杆塔倾斜装置的实时状态数据，建立二级及以上舞动区域网格化舞动监测体系，对导线工作状态、杆塔形变及其周围的微气象信息进行实时监测。结合北斗基准站已有数据，对导线位移和舞动情况进行边缘计算，获得导线的工作状态和运动状态数据并自动上传。在平台层完善舞动监测，结合气象数据、图像信息和舞动参数进行舞动风险等级告警，通过可视化展示手段和不平衡张力的实时监测，将告警信息和各类数据进行直观展示。

场景九： 山火监测预警与智能决策。 提升多源输电线路山火同步卫星广域实时监测能力，融合极轨/同步卫星数据，实现山火监测空间分辨率不低于1km、时间分辨率缩短至15分钟。丰富山火现场智能监测手段，重点区段杆塔上部署红外山火预警及可视化装置，结合系留气球、飞行器、直升机或无人机的空中巡查，建立空天地一体的山火综合预警体系。推进山火、气象、卫星、地形地貌等数据清洗，融合现场实时山火监测数据，结合电网山火灾害蔓延模型与大数据挖掘算法，实现海量数据环境下的电网山火自动预测模型，全面提升山火监测、预警与预测能力。

场景十： 地灾监测预警与智能决策。 依托北斗差分高精度定位，在线路地质灾害风险较高区段（山体滑坡区、采空区）的杆塔，推广建设地质灾害北斗监测系统，建设北斗卫星导航（电力）产品质量检测中心；依托卫星遥感、大型固定翼无人机、地基SAR等监测装备，并辅助安装位移传感器和雨量监测仪，全面构建多源立体智能监测体系，实现对输电线路地质灾害隐患的全面实时感知。进一步融合降水预报数据和土壤湿度监测数据，开展输电设备暴雨洪涝风险的综合评估和风险分级。对受灾区域，开展高分辨率SAR影像下的水体信息提取，对输变电设备受涝灾害进行灾情等级评估，指导及时启动相关的应急措施。

场景十一：台风监测预警与智能决策。 依托网格化线路气象监测装置、地面气象雷达、移动台风观测车、气象卫星等风场监测装备，构建泛在物联的风场立体感知监测网络，实现数据相互调用与上传；在国网台风中心及各分中心实现前端风场状态数据、权威气象部门监测预警数据的汇集与共享，基于WRF气象预报模型和精细化地面地形地貌，开展台风风场降尺度计算，获取1*1公里高精度单点风场预报信息；结合线路设备（包括导地线和杆塔）结构特性与设计标准，实时计算与评估线路风害风险，获取线路风害预警信息；中心站后台自动关联分析预警结果与决策意见库，为运维人员提出辅助决策建议，并充分应用微信、短信等信息化手段，向运维单位与各级调度部门实时推送风害预警信息。

场景十二：自然灾害综合评估与智能决策。 依托雷电、覆冰、山火、台风、地质灾害、舞动等各中心监测预警信息，融合各类智能传感信息和设备本体数字化信息，应用VR/AR/MR等仿真技术，实现自然灾害态势演化路径及趋势的分析评估与可视化展示，构建基于多重故障的输电线路安全评估模型，对大电网安全水平进行系统性评估，指导调度及时采取预防措施。

三

空天地多维融合及协同自主巡检

综合边缘智能、安全连接、图像识别、实物ID现场交互、微源取能和移动应用等核心技术，利用无人机、直升机、可视化、卫星遥感等智能感知手段，结合人工移动巡检，构建新一代线路巡视体系，实现“设备、中台、人员”的泛在互联，从地面、空中和天上对架空输电线路本体设备、附属设施和通道环境进行全方位巡检。平台层，利用大数据、云雾计算、人工智能等技术，深化可见光影像、红外热图、激光点云等多源数据与运检信息的有效融合，开展多设备联合分析，实现运检业务智能辅助决策。

场景十三：全业务智能移动巡检。 利用移动作业终端、可穿戴设备等智能装备，对输电线路设备及通道开展标准化巡视，读取电网设备实物ID，获取线路和杆塔的详细参数信息，对新发现缺陷隐患进行登记并上传。应用层以云端存储、语音识别、图像分析等先进技术为基础，实现巡视签到、轨迹自动记录与回放、巡视到位智能判断等作业全过程管控；利用历史缺陷隐患的智能提醒、查询和校核等功能，及时消除缺陷隐患，实现缺陷隐患的全过程管理；对新建线路开展阶段验收、竣工验收等工作，实现线路收资、验收缺陷隐患登记、影像资料上传等。

场景十四：全天候远程通道可视。 在“三跨”输电线路等重要交叉跨越区段、外力破坏多发区段以及线路高风险区段，规模化安装具备边缘计算能力的智能可视化监拍装置，

采用定时拍照、召唤拍照、短视频录制或实时视频等方式采集线路通道环境数据，利用图像处理技术在设备端实现外破隐患智能识别；融合基于深度学习的图像识别方法，实现可视化装置的管理和通道的全天候远程巡视；基于规范统一的设备互联互通协议和系统接口，实现装置、系统的横向互联、纵向贯通。以“服务一线基层”为导向，将预告警信息实时推送至运维人员现场作业移动终端；打通调控云与可视化系统的信息通道，实现线路跳闸与通道拍照的在线协同，为调控人员处置跳闸故障及运维人员分析故障提供支撑。

场景十五：全视角协同自主巡检。 以构建智能高效、安全可控的巡检体系为目标，采用无人机、直升机、机器人等巡检手段并搭载多类型智能感知传感器，对输电线路进行数据采集。搭载可见光相机对输电线路设备和通道（特别是杆塔平台及以上部分）进行精细巡检；搭载红外成像仪对绝缘子、金具等设备进行测温；搭载激光雷达对输电通道进行三维建模、树障及交跨检测。利用人工智能、边缘计算等技术，在前端对输电线路设备和通道进行预识别，根据识别结果对线路进行精细巡检；推动视频、影像等非结构化数据的本地储存和智能识别，实现对线路设备以及通道的缺陷和隐患检测。利用搭载的检测类传感器采集各类设备温度、交跨距离等状态量，通过边缘计算实现线路状态的全方位实时感知和预测。当状态量异常时，应用层主动调用数据中台相关数据，实现历史数据纵向分析；调用同类设备信息，实现状态量横向比较；开展关联数据高级分析，进行输电通道的三维建模、树障和交跨检测等应用，实现线路状态的自主快速感知和预警。

场景十六：全时空卫星遥感监测。 落实国家军民融合战略，与国内外航空航天、卫星遥感、芯片制造等企业合作，实现应用卫星遥感巡视，针对选定输电通道周边5公里范围内开展大范围、高精度、短周期的卫星巡视；实现卫星遥感数据应用与管理，建立统一的电网遥感卫星数据管理分发体系，有效管理外部和自有卫星数据资源研究设计电网用遥感卫星核心指标与组网观测方案，研究面向多任务组合的试验验证卫星发射与组网关键技术，组网发射电网用遥感卫星试验星座，建立全时空卫星遥感监测体系。

四

线路检修智能辅助与动态防护

利用无人机、直升机、机器人等辅助装置，优化检修作业流程，提升检修效率；应用物联网技术感知关键部件及环境状态信息，融合多源历史数据及标准检修方案，自动开展线路状态评价并提出检修建议，并利用云计算、远程视频、智能穿戴等多种技术手段，实现现场作业全过程远程监测与安全管控。

场景十七： 多元辅助智能检修。 依托前端图像识别自动实现典型缺陷比对分析、等级确认，融合历史数据信息及典型处置方案，辅助编制检修作业指导书，提出标准化工器具配置、人员要求和工期测算建议。采用先进智能装备提升检修作业效率与效果，选用喷火无人机或者激光除异物装备开展异物处置，选用机器人进行导地线修补。借助无人机、直升机、绝缘电动升降装置、机器人等常态化开展带电作业及精细化检修验收，利用移动巡检远程视频技术，实现检修难题专家远程视频会诊与技术支持。

场景十八：动态防护作业安全。 检修作业前，依托实物 ID和移动作业手持终端，对检修设备进行扫码确认，以防检修人员误登带电杆塔；依托接地线上装设的GPS定位监测设备，并通过北斗卫星与之进行定位，实现作业人员与接地线互联、接地线与后台互联，对误挂（拆）、漏挂（拆）接地线、接地线挂设后松动脱落等进行告警。检修作业过程中，通过呼吸、体温、脉搏、血压等监测设备，实时监控作业人员生命体征状态，实现不良体征状态提前预警，确保作业人员工作状态良好；依托视频监测设备、智能安全帽等穿戴装备，对作业人员违规操作、误入非检修区域等危险作业行为提前进行预警。

五

高压电缆全息感知与智能管控

采用各类传感器对高压电缆本体、中间接头、电缆隧道的环境量、物理量、状态量、电气量、行为量进行实时采集，并将数据实时上传至具备边缘计算功能的汇聚节点或者接入节点，汇聚节点或者接入节点将监测数据通过网络层上传至平台层和应用层，并全面融合运检专业多源数据，实现电缆设备状态及隧道环境的深度感知、风险预警和全景展示，主动触发多参量和多设备间的联合分析并推送预警信息，完成各业务系统、个人移动终端、APP、智能巡检机器人的信息共享，有效提升高压电缆状态感知的及时性、主动性和准确性，为缺陷、隐患的及时发现、处置提供保障。

场景十九： 电缆状态多维感知与诊断决策。 利用高频局放、光纤温度、红外测温、接地环流监测等各类监测传感器，实现高压隧道电缆状态的全方位自我实时感知，根据阈值初步判断高压隧道电缆状态量是否正常。当高压隧道电缆状态量异常时，平台层和应用层主动调用带电检测、不良工况、运行信息和停电试验等多状态量，并实时获取同类高压隧道电缆的信息，通过历史数据纵向分析、各相电缆和同类同型电缆横向比较，对电缆状态进行初步诊断，实现电缆状态的自主快速感知和预警。对于状态量异常电缆，及时向运维人员推送预警信息，调整状态监控策略，并上传至平台层，进一步开展精准诊断与分析。

场景二十：隧道环境全息感知与远程管控。 结合高压电缆隧道视频监控、井盖智能监控、温湿度、水位、有害气体、烟雾、隧道通风、隧道结构震动、消防装置动作等参量进行综合分析，实现电缆隧道运行环境状态快速感知。将高压电缆隧道运行环境各类感知信息上传至应用层，及时推送电缆隧道外部侵入、隧道火灾、隧道有害气体、隧道结构防坍塌以及隧道积水等安全运行风险预警信息，并将风险预警信息同步发送到移动APP中，为电缆隧道缺陷、隐患的及时发现、处置提供保障。

场景二十一：电缆智能移动巡检与实时管控。 通过RFID 电子标签、二维码等标识的现场加装，配合探测器、智能移动终端的应用，实现高压电缆及通道移动巡检，确保高压电缆通道巡视工作质量。实现电缆和通道巡检及时率与到位率监控、巡检轨迹展示、巡检超周期自动预警。

场景二十二：电缆故障快速定位与智能抢修。 针对110 （66）kV及以上混合线路的电缆段、线路段两侧和电缆线路，每隔10公里或在线路两侧部署分布式故障监测装置，实时监控线路故障电流及波形。在应用层，基于GIS地理信息及电缆和架空线路图形，根据分布式故障诊断结果，确定线路故障区段，实现故障点地理位置的快速定位；通过故障时电缆本体状态、通道环境的感知信息，融合雷击定位、缺陷隐患、通道三维模型等多源系统数据，实现故障点精确定位与故障原因初级分析，并提供后续处理方案和决策建议；运维人员迅速启动故障应急抢修预案，应用电缆故障快速恢复技术，通过单兵装备实现应急指挥中心与抢修现场的实时交互与远程指挥。

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