5G在智能电网巡检和测温中的探析
于子涵
【摘要】 ? ?5G网络是十四五期间智能电网建设的重要力量，5G通信为电网提供更加快捷、高效的通信服务，5G技术与智能电网巡检机器人自动巡检相结合，实现智能化无人巡检，5G技术与无线无源测温结合应用，实现变电站设备、线路实时温度监测，提高智能电网的运维质量和运维效率，降低运维成本，提高电网安全可靠性。
【关键词】 ? ?智能电网 ? ?5G网络 ? ?巡检机器人 ? ?无线无源测温
一、5G在智能电网巡检和测温中探析概述
智能电网是以应用集成、高速的双向通信网络为基础，结合传感测量技术和设备技术，实现对电力流和信息流的高度融合，提升电网的自动化运行能力，提高电网的运行稳定性。
5G网络是十四五“新基建”智能供电园区的重要力量，5G通信为可靠的电网提供更加便捷的电力服务，5G技术同时也是推动电力产业转型升级和提质增效的关键支撑技术。5G技术数据传输速率远远高于蜂窝网络，最高可达10Gbit/s，比4G蜂窝网络快100倍。较低的网络延迟低于1毫秒，超大网络容量，提供千亿设备的连接能力，满足物联网通信，可在连续广域覆盖和高移动性下用户体验速率达到100Mbit/s。
5G技术与变电站巡检机器人自动巡检相结合，在变电站附近建设5G信号基站，配置巡检机器人通过5G信号实现巡检任务的派发和执行，通过预设任务计划或单独指令开展设备巡检工作，巡检机器人配置高清摄像头和远红外摄像头，巡检机器人采用AI人工智能技术自动识别变电站设备表计和设备报警信号，对巡检设备状态自动识别，对设备异常情况自动筛选和识别，生产成巡检记录，并报送调度中心，以机器替人工，调高巡检效率，降低人工成本。
5G技术与一体式测温项目相结合，将变电站内设备、线路配置无线无源一体式测温装置，通过5G信号实现测温装置实时信息的24小时不间断上传，实现变电站主要设备温度信息一体式测温，完成主要设备测温信息的实时更新。
二、关键技术探析
2.1智能电网
十四五期间迎来智能电网快速发展期，智能电网是在常规电网的基础上衍生而来，通过融入自动化技术、信息化技术、5G、人工智能、大数据等技术，将电网运行水平整体提升，减少对人工依赖，逐步實现智能化。
智能电网具备更加安全可靠的保证系统，以提高输送电能质量为基础，尽可能避免设备故障或者安全事故，遇到电网设备故障能自动识别故障类型并立即做出预判，减少事故范围，在最短的时间内恢复电网正常运行。智能电网更加集成、兼容，智能电网融合了电力、通信、自动化、信息化、物联网、大数据等多种新技术，将数据进行整合和梳理，建立统一的电力数据标准，对电力数据进行分类，减少信息孤岛效应，不断优化电网的管控能力，将动态数据集成在数据中心，实现关键性数据调取。
实现智能电网主要要依靠关键技术，包括通信技术、云计算技术、智能仪表、智能传感装置，通过布置大量的传感器，实现万物互联，实现物与物之间的通信和数据交换，巡检机器人和一体式无线无源测温作为其中一个组成部分用于实践智能电网建设。
2.2 5G网络技术、覆盖及5G设备组网方式
5G网路技术具备增强型移动宽带eMBB 、海量机器类通信mMTC 和超可靠低时延通信uRLLC等特性，增强了无线的网络安全性、可靠性和确定性。通过5G网络可满足智能电网的自动巡检和无线测温数据实时回传的需求。
在智能电网中采用多条天线同时传输的技术，能够对无线网络进行更广阔的覆盖，根据该项目5G信号覆盖需求，分别建设1处宏站，1处室分进行整体覆盖。室分设备主要通过配置BBU和RRU，BBU、RRU之间通过光缆连接，实现变电站区域内5G信号全覆盖。
2.3巡检机器人自动巡检
变电站未来发展趋势是用机器取代人工，变电站通常采用巡人工巡检，巡检时间、巡检频次和巡检质量都无法得到保证。
通过在110kV变电站110kV室、35kV室、控制室、变压器室、电容器室等配置轮式巡检机器人或轨道式巡检机器人，完成变电站日常巡检和特殊巡检，提升巡检质量，解放劳动力，提高巡检效率，有效避免了因巡检人员专业技术水平不强而未能发现缺陷和隐患的问题，推进了无人化变电站的发展，提高巡检自动化和智能化程度。
在巡检机器人内配置高清可见光相机、红外热成像仪、高画质的摄像机、局部放电等设备，通过驱动系统、定位系统、模块化设计功能、图像识别功能、多传感器融合技术、图像智能识别与分析技术和巡检报告自动生成等功能，提前发现电力设备安全隐患和设备故障，对变电站内环境进行实时监测，多角度、多方位进行巡视，能够精准定位巡检位置，判断柜体指示灯状态、分合闸状态、仪表读数等设备运行状态，对设备进行红外测温，实现设备致热现场检测与缺陷诊断，通过高画质的摄像机对巡检过程进行全程拍摄，实现不同时刻、不同位置配电柜的局放监测。
电力巡检机器人主要由检测层、传输层和接收层组成，检测层主要由定位系统、云台控制系统、红外采集系统、可见光采集系统组成，传输层主要通过5G网络实现数据传输和控制信号的传送，接收层主要通过客户端对传送的数据进行接收并发出指令。通过5G信号实现巡检机器人巡检任务派发，机器人对巡检信息进行自动识别、筛选，对巡检内容和结果通过5G信号实现巡检记录上传，可以实现预设任务计划和临时指令两种模式的巡检工作，巡检结束后自动形成巡检记录单，对巡检发现问题的设备照片和视频进行实时回传。
电力巡检机器人对变电站相关电力数据获取、传输、分析预警、决策起到了至关重要的作用，并在应用现场凸显其优势，不受恶劣天气、交通等极端情况影响，随时掌控变电站运行状态。
2.4一体式无线无源测温
变电站电气设备长期处于运行过程，电气设备连接部位会因老化和接触电阻过大而发热，进而导致接头异常升温甚至引发燃爆事故。变电站内开关柜电气设备安装密集，一旦发生事故会引发对应出线大量电气设备损坏，出线线路停电，带来了巨大的经济损失，随着近些年传感器技术日臻完善，大数据分析技术快速发展，无线测温技术在输变电设备应用技术已是非成熟。主要的测温方式有红外测温、电池供电测温、CT取电式测温、电场能测温，结合变电站和线路的特点和应用场景，选用无线无源CT取电式测温和电场能测温两种方式相结合，在变电站主要设备和线路上实现一体式无线测温。
每个温度传感器带有唯一的编码，通过接触式测温，主要在变电站设备、线路配置无线无源一体式测温装置，利用变电站设备和线路自带的电压和电流为测温模块取电，避免电网运行时因更换电池而被迫停电的问题，为后期的系统运行维护节省了维修成本，可实现-40～+150℃范围内的测温。
温度监测点主要为断路器触头、电缆接头、变压器接线柱及周边杆塔电缆接头，每个触头各配置一个无线无源测温模块，通过所有监测点数据通通过5G信号实现测温装置实时信息的24小时不间断上传，实现变电站主要设备温度信息一体式测温的，完成主要设备测温信息的实时更新。
三、预期效果分析
以110kV电压等级变电站为应用对象，在变电站附近搭建5G基站，实现5G信号的全覆盖，在变电站内配置电力巡检机器人，通过5G网络实现巡检机器人的自动巡检、特殊巡检等工作，在变电站主要电气设备和线路上配置一体式无线无源测温模块，通过5G实现测温装置的24小时不间断测温功能，为智能电网的发展提供了可靠的关键技术支撑。
四、结束语
综上所述，5G技术在智能电网的相关领域应用越来越广，越来越宽泛，而电力巡检机器人和一体式无线无源测温作为智能电网应用的一小部分，通过探析，推动变电站运维向无人化方向发展，极大提高巡检效率和巡检质量，弥补了恶劣环境、恶劣条件人工巡检存在的问题，降低运维成本，提高电网安全可靠性，具有广阔的应用前景。
参 ?考 ?文 ?献
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