电力输电线的监拍和巡检是电网巡检的重要内容,是保障电网可靠运行的重点工作。尤其对于特高压线路,作为国家新型基础设施建设(“新基建”)的战略内容之一,如何利用5G、AI、大数据等手段,提升特高压输电线巡检的智能化水平。近期,华为联合合作伙伴,基于华为先进的5G微波+AI技术,以及合作伙伴在电力领域的积累,联合打造了基于5G微波+AI的特高压输电线智能化解决方案,并在山东国网特高压输电线试验成功,受到客户的好评。
一、 输电环节数据流通信现状及瓶颈
电网巡检是保障电网可靠运行的重点工作,有严格规章制度和考核要求,其中输电线尤其是特高压输电线巡检是电网巡检的主要场景。在电网巡检过程中,对现场架空线路、地下管廊的监拍和智能分析尤为重要,具体场景包括如杆塔倾斜、工地、三跨地带、鸟窝、污秽、损毁等,以及现场发生如恶劣气候灾害、火灾等突发情况下及时了解现场情况,做好预警分析。智能监拍以及智能分析旨在以“云大物移智”现代信息技术为支撑,以保障电网设备安全运行、提高巡检效率为目标,具有本体及环境感知、主动预测预警、辅助诊断决策及集约管控功能,实现巡检业务和管理信息化、自动化、智能化。
输电线尤其是特高压输电线多经过无信号区域,如山区等区域,无4G网络覆盖、数据回传难,且大量无效数据回传,同时公网带宽不足,流量费用也较高。而采用电力载波通信,高频信号随着传输距离的增加,信号的衰减会越来越严重,通信质量很差,传输容量也小。
再看采集侧,前端无分析,监控实时性不够;子系统烟囱式建设,缺乏联动应用;智能化程度低,人力依赖严重。
此外,数据应用分析,数据价值未充分挖掘,大部分数据处于沉默状态;数据难管理共享、数据调用难度大。
综上,输电线环节数据流通信环节的瓶颈以验证影响后续大数据分析及智能化应用。
二、 特高压输电线无信号区域5G微波+AI联合创新解决方案
基于上述需求,华为联手合作伙伴,打造针对输电线,尤其是特高压输电线无信号区域,打造基于5G微波+AI的特高压输电线智能化解决方案,有效的满足上述客户需求。
1.5G微波实现无线回传可靠专网
华为提出以基于5G技术的公共频谱点对多点微波,作为输电线智能监拍的无线回传网络建设方案,无需布线,频谱免费,具有带宽大、组网灵活、部署简单、环境适应强的特点。针对沿线无信号区的站点覆盖,微波设备:
1) 带宽大、单站点支持250Mbps以上的峰值传输速率,满足高清视频的可靠稳定回传;
2) 支持即插即用,无需配置即可开通,免线路维护,降低维护成本和维护难度;
3) 设备采用电信级高可靠设计,能稳定工作在-40℃~+60℃的室外恶劣环境中,完全隔绝尘灰和浸水,更能抗击10千伏雷击,采用时分多址技术,抗干扰能力强;
4) 低功耗设计,通过多种技术优化设备功耗。
通过5G技术加持,强化最佳高清视频无线回传竞争力,具体表现在:
1) 5G技术相控阵天线,超强抗扰
采用波束赋型技术,同等干扰情况下容量比普通天线高一倍
2) 5G技术数据切片,提升带宽
采用包切片技术,数据短包业务吞吐提升100%+
3) 极低时延,4K超清视频密集接入
实现1:8接入配置时延低至10ms,匹配多点高清接入需求
2.AI边缘计算实现大数据能分析和预警
华为公司联合合作伙伴,推出基于微波传输的输电线智能监拍方案,实现华为领先的微波传输技术、AI边缘计算技术与输电线巡检的业务场景和需求结合。实现前端推力和云端训练,实现云边协同,并将现场的视频和图片及时传回到后端,打造智能的输电监控方案。整体方案分为两部分:
1) 前端设备:
• 太阳能单元:太阳能板、充电及管理模块
• 储能单元:锂电池模组
• 供电&网络单元:站点二次电源,包含给微波-48V PoE供电、IP枪机或球机供电、站点网络交换、微波传输单元、IoT接口扩展、站点设备定时/远程唤醒等功能
• AI加速单元:集成华为Atlas200加速模块,大幅提升前端监测设备的智能水平
通过上述场景的匹配和前端AI能力提升,有效缩短监控空白期,实现对输电线实时的在线监测分析,并实现检测到异常现象主动报警上传,降低设备整体功耗,提升巡检的效率、预警能力和安全水平。
现场设备和按照如下图:
图1:前端设备
现场设备安装如下:
图2. 现场设备安装图
2) 监控中心设备:
通过在监控中心新增华为Atlas深度学习解决方案以及Atlas加速卡,不断对AI算法模型进行训练优化。输电线通过在线监测设备、微波等设备回传的异常问题数据,做好云端或数据中心的数据训练源,后端训练平台通过结合有效的新数据及对算法模型进行不断训练,创造出精确度更高的AI算法,最后再往前端设备进行推送,从而持续动态的提升整体系统的智能分析效果。
三、 特高压输电线无信号区域创新应用案例
依赖基于华为昇腾AI处理器的Atlas200 AI加速模块,以及5G的微波传输能力,输电线路的杆塔设备具备端侧的智能分析能力,尤其是对于特高压线路,彻底解放人工值守、人工巡检,提升对现场的感知能力和预警能力。将机械入侵、线路异物、鸟巢等风险信息及时回传至监控中心,提升运维人员的工作效率5倍以上,并在济南市多个输电线路得到成功验证,有效保障了输电线路的安全稳定运行。
图3. 现场组网图
图4. 某特高压输电线路无人区智能监拍图
【结束语】
在电力行业、华为凭借领先的ICT技术,联合生态合作伙伴推出覆盖电力“发、输、变、配、用”的全业务智能解决方案,服务于全球TOP20电力公司的13家,将近200家电力客户。华为将持续助力山东智能电网和智慧电厂的建设,推动数字化转型。
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