引言
随着泛在电力物联网的发展，实现输电线路通道可视化全覆盖运维管理是必然趋势，但传统4G数据传输方式无法满足高清视频等大数据传输的要求。提出了光纤环网通信方案，其具有抗电磁干扰能力强、传输容量大、保密性高、通信成本低等特点，能够为在线监测装置提供安全、智能、稳定、经济的数据传输通道。在无人机巡检、应急指挥救援等领域也具有广泛的应用。
1存在问题
现有输电线路在线监测通信网络存在运行稳定性差、功耗高以及网络设计不合理等问题。
1.1通信网络稳定性差
由于高压输电线路大多处于环境比较恶劣的区域（夏天温度极高，如新疆；冬天冰天雪地，如东北；海拔较高如西藏），且一直运行在强电磁干扰的环境下，因而频繁出现死机从而导致网络瘫痪。
1.2通信网络功耗高
由于输电线路在线监测技术主要采用太阳能＋蓄电池的供电方式，供电功率严格受限，尤其在高温和低温环境下其供电效率更低。而现行通信网络装置功耗较大，已经远远超过其他单元的运行功耗，导致状态监测分机（Ｃｏｎｄｉ－ｔｉｏｎ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ，ＣＭＤ）缺电无法正常工作。例如，某数据＋视频的综合监测分机，其中数据监测装置为功耗０．１ＶＡｈ，视频监测装置为２Ａｈ（即正常工作２ｈ，其余时间处于休眠状态）。一般通信网络装置的功耗如下：ＧＰＲＳ／３Ｇ通信设备为０．０４Ａｈ，Ｗｉｆｉ通信设备为０．５Ａｈ，光纤通信设备为０．５Ａｈ，电源控制器功耗１．２Ａｈ。如果要保证通信网络正常工作３０ｄ，则不同的通信网络装置功耗见表１。对于光通信＋Ｗｉｆｉ这种通信方式，Ｗｉｆｉ和光纤交换机功耗都比较大。例如：选用电池为１２Ｖ５０Ａｈ，电池使用效率为８０％，每块电池质量为２５ｋｇ，１７Ｖ６０Ａｈ太阳能电池板每块质量为１３ｋｇ，太阳能电池板面积１ ０００ｍｍ×４６０ｍｍ。如果按正常工作３０ｄ计算，光通信＋Ｗｉｆｉ设备一天的功耗高达２４Ａｈ，需要１８块电池和１８块电池板，质量达６８０ｋｇ；Ｗｉｆｉ中继设备一天功耗达１２Ａｈ，需配置９块电池和９块电池板，给工程现场安装施工带来了很大的困难。
1.3通信网络设计不合理
输电线路在线监测系统的设计方案往往是在输电线路建设成后才进行，造成在同一条线路出现了光纤通信＋Ｗｉｆｉ的通信网络方式。需要设计安装监测分机的杆塔没有光纤接线盒，只能通过无线Ｗｉｆｉ将监测数据传送给邻近有光纤接线盒的杆塔。不仅在稳定性上较单一光通信低，但成本却更高。如何综合考虑运用输电线路的各种实际情况，确定最佳在线监测通信网络方案，进一步提高通信网络的传输能力和安全可靠性，以确保监测数据实时高效传输，成为当前输电线路在线监测系统建设和应用首要重点考虑的问题。本文首先根据实际应用，总结出输电线路在线监测系统框架；然后结合在线监测系统框架和输电线路的实际情况，优化设计出适用于不同高压输电线路情况的通信网络方案，并对其进行了分析；最后，针对进入电力系统内网络数据安全的要求，给出了输电线路在线监测通信网络的安全设计方案。
2智能光纤环网基站简介
智能光纤环网基站是基于光纤通信和无线传输技术，实现无线信号覆盖和数据传输通道搭建，为终端接入设备提供高速、可靠、稳定和经济的传输解决方案。智能光纤环网基站主要由智能处理主机、光纤接续盒、光纤尾缆、电源系统及无线通信装置组成，且能扩展传感器，实现在线监测功能。智能处理主机：包括主机模块、本地通信模块、远程通信模块和发电模块，完成各种数据处理工作，管理整个系统的数据采集、分析和转发、充电和放电。光纤接续盒、光纤尾缆：光纤接续盒处即为光纤开断点，可在此处熔出一芯光纤，通过尾纤连接到智能光纤环网基站，把智能光纤环网基站串入光纤中。电源系统：包括发电设备、蓄电池和控制器。太阳能电池板、风力发电机和地线取电装置等发电设备为发电单元，蓄电池为蓄电单元，通过控制器智能管理充电和放电。无线通信装置：扩大智能光纤环网基站无线覆盖范围，为3～5km范围内无线通信设备提供无线接入热点。传感器：采集在线监测数据，对输电线路走廊、光纤接续盒、电力铁塔和周围环境等进行实时监控。
3光纤环网通信技术难点
3.1熔纤问题
曾出现过一些施工队因为熔纤时熔错纤，导致整个线路通讯瘫痪的情况，因此，部分公司会担心熔纤对现有通讯业务造成影响。在OPGW光缆铺设时，将预留的在线监测4芯光纤熔断出2个纤头，并从主光纤接续盒中引出，单独安装于在线监测专用光纤接续盒内，采用连接器连接，在后期安装智能光纤环网基站时，只需要打开此专用光纤接续盒，将需使用的两芯光纤插头分别连接到智能光纤环网基站主机上，即可将智能光纤环网基站串入光纤，形成光纤环网通信系统。
3.2系统维护难度及对现有业务的影响问题
智能光纤环网通信方案采用冗余环网结构，当数据传输一侧受阻时，如某一塔位光纤断芯，则可从另一侧线路传回至主站。因此，当某个点位数据传输受阻时，不会影响整条线路的数据传输，无需采取维修措施。此外，智能光纤环网基站采用模块化设计，当智能光纤环网基站设备或塔上在线监测设备出现故障时，可仅对设备故障模块进行检测和维修，无需停电，也无需再次打开光纤接续盒，不会对现有通信业务造成任何影响。
3.3电源问题
目前野外使用设备普遍存在的一大难题是电源问题，智能光纤环网基站采用低功耗技术，且同时支持太阳能发电、风能发电及地线取能发电三种发电方式，可根据当地日照时长及风能情况选择采用一种或几种发电方式。蓄电方式支持三元锂电池、胶体电池及磷酸铁锂电池蓄电，可根据当地环境温度选择合适电池。发电和蓄电方式的多样性能有效解决野外供电难的问题。其中，地线取能装置是依据电磁感应原理设计、制造的供电设备，具有全天候、全气象条件供电能力，能为智能光纤环网基站提供充足的电源支撑。
结语
智能光纤环网基站可为整条线路的视频、防外破、防山火、覆冰、杆塔倾斜、导线状态等在线监测装置及其他网络设备搭建一条稳定、可靠的数据传输“高速公路”。
参考文献
［1］王彬.输电线路在线监测信息传输关键技术研究［D］.大连：大连理工大学，2016.
［2］朱永灿，黄新波，张冠军，等.输电线路在线监测设备供电电源应用分析［J］.高压电器，2018，54（7）：231-236.
［3］黄秀超，钟建伟，张建业，等．基于ＺｉｇＢｅｅ技术的输电杆塔倾斜在线监测系统设计［Ｊ］．现代电子技术，２０１９，４２（５）：９５－９９．