引言
在国家、运营商及相关行业的大力支持下，5G网络的建设迅速发展。随着5G网络建设的扩大和深化，出现了新的场景。在电力企业持续经营发展过程中，电力业务的需求将呈现出更加明显的多样化特征，不同业务对网络安全性、带宽、终端量级的需求差异很大，传统的4G网络已经无法满足现代业务需求。为了较好地适应网络环境的发展要求，实现电力输电领域业务可持续发展壮大，需牢牢抓住与5G的融合机会。输电线路杆塔作为输电线路体系中的关键组成部分，它负责承载输电导线和地线作用力，并使导线、大地及杆塔之间保持一定安全距离，其稳定性是整个输电线路运行安全的重要保障，因此利用5G网络的大带宽、低时延、高容量特性，满足输电线路在线监测网络安全要求。
1 5G技术
1.1 5G专网组网技术
根据网络架构的演进，3GPP定义了两种5G业务的组网模式：非独立组网NSA和独立组网SA。NSA以4G基站作为控制面锚点来接入4G 核心网或5G核心网，即：使用现有的4G基础设施进行5G网络的部署。NSA是一种过渡方案，仅能支持超移动宽带业务，大部分5G 特性不能实现，当前阶段，公众用户的5G业务会在NSA模式下运行；而SA是5G的标准组网模式，采用5G基站作为控制面锚点接入5G核心网，5G的核心新技术，比如端到端切片，可以在SA模式下支撑各种创新业务运行，满足不同业务的保障业务级协议要求。
1.2 5G网络切片技术
5G网络的切片技术是将5G网络分割成多张虚拟网络，从而支持更多的应用。就是将一个物理网络切割成多个虚拟的端到端的网络，每个虚拟网络之间，包括网络内的设备、接入、传输和核心网，是逻辑独立的，任何一个虚拟网络发生故障都不会影响到其它虚拟网络。5G网络切片技术根据应用、场景、需求进行网络资源的管理编排，进行网络功能的裁剪定制，为客户自动化提供“量身定制”的“专属”虚拟网络，可以满足差异化服务需求，可以保证不同垂直行业、不同客户、不同场景、不同业务之间的安全隔离，实现网络即服务。
软件定义网络（Software Defined Network,SDN）技术与网络功能虚拟化技术(Network Function Virtualization,NFV)作为网络切片中的两个关键技术，借助SDN技术和NFV技术，网络切片实现了5G网络的灵活部署，可以提供多样化的网络服务。SDN技术最大的优势在于将传统网络中的数据和控制相互分离，采用控制器实现了网络的集中控制，由应用层、控制层以及基础设施层构成。要想实现5G网络的切片化，NFV技术是关键。不同于传统的网络，NFV技术实现了软件和硬件的相互分离，将基础物理设施和业务分开，通过虚拟化，使物理网络资源硬件设施软件化，这样就可以实现，虽然共享一套物理网络基础设施，根据不同业务的差异化需求，灵活分配特定的网络功能，实现定制化的网络服务。
1.3 5G边缘计算技术
边缘计算是在无线接入网内提供IT和云计算的能力。边缘计算通过将小型的计算能力如计算、存储甚至PaaS能力部署在近用户侧，使用户能够低价、快速地使用相关的能力，满足业务实时性的需求。
随着物联网行业的发展，对于计算资源的需求也越来越大。如果所有对计算资源的请求全部通过离用户较远的核心云资源池或者数据中心来处理，会造成大量的带宽资源消耗，可能导致计算服务的时延增大甚至不可用。边缘计算则可以将这些请求在本地进行处理，提升服务的可用性。
2 基于5G的输电线路在线监测通信技术
5G网络关键技术尤其是切片技术和边缘计算技术，为输电环节通信的建设提供了有力的技术支撑。
2.1 输电线路在线监测系统
高压输电线路在线监测系统能够全面地、实时地监测输电线路的工作状态，特别是在恶劣的地形和环境下，在线监测设备的使用大大降低了输电线路瘫痪的风险，并能通过长期监测数据及时反馈故障信息或预测故障区域，从而减少输电线路故障和道路工程隐患。
(1)输电线路动态增容和安全监测
输电线路正常工作时的线路容量主要有两个决定因素，及线路机械强度和导线温度。根据设计规程，线路温度基本值为70℃，为了提高输电能力并确保线路安全运行，可在保持线路机械强度的同时增加线路容量并将导线温度控制在安全范围内。
(2)输电线路绝缘子闪络监测
绝缘子电气故障主要包括闪络和击穿两种。绝缘子闪络主要发生在表面，有明显的烧伤痕迹。输电线路绝缘子在运行中发生闪络，可造成停电事故，并严重影响电网稳定性与可靠性。目前，在线绝缘子闪络监测设备通过持续分析绝缘子状态数据，在早期诊断并估计任何闪络发生的概率，从而及时确定预防方法和措施。
(3)输电线路覆冰监测
输电线路覆冰现象在我国分布广泛，当线路覆冰后其舞动幅度较大，将导致相闪、设备损坏、线路中断，甚至电线断线、铁塔倒塌等严重事故。输电线路覆冰灾害会对供电造成极其恶劣的影响，造成重大的经济损失。针对输电线路区域分布复杂、环境恶劣、维护困难等问题，采用输电线路在线监测系统中的覆冰监测预警是必要的，可以减少对人力资源的依赖，减轻财政负担，准确、及时地记录结冰参数信息，为线路安全、覆冰预警提供实时数据。
2.2 5G组网方案
输电线路通常需要连接相隔距离较远的两个变电站，沿线架设杆塔以支撑其重量。输电线路在线监测系统要求在每座杆塔上部署各种传感器进行监测。这些传感器收集并发送数据到变电站，然后通过高速通信链路将数据转发到数据中心。数据中心对接收到的数据进行分析，以确定适合于预期工作目标的检修计划和预防控制措施。数据中心通常根据端到端的数据包传输率来定义数据传输的可靠性，因此，数据必须在一定的延时限制范围内到达数据中心，并具有足够的成功率。
原有无线网络与原专线传输网络环境下，无法有效地将各传感器测量数据进行实时上传，输电线路在线监测系统需要大带宽通过5G网络大规模建设，使用较低的成本将传感器的数据传输到变电站。通过在塔架和远程巡检设备上安装5G输电线路智能组网模组来解决，通过5G网络与有线专线相结合连接数据中心专网，按照较短的路线将数据发送到数据中心，提升通信资源利用效率，实现输电线路状态监测网络数据低延时可靠传输。
通过5G组网实现输电线路和其周边运检设备的远程连接，并打通各信息平台，将5G+切片、边缘计算和能力开放等服务与输电环节业务结合，实现了输电在线监测的远程端到端全覆盖。
