基于输配电线路的智能巡检技术的研究与应用

基于输配电线路的智能巡检技术的研究与应用

苏会清

国网山西省电力公司太原供电公司 山西省太原市 030000

摘要：我国输电线路覆盖范围广、距离长，但输电线路在线监测及巡检的信息并不全面与可靠，存在与变电站信息不对称的问题，造成智能电网安全可靠运行的非均衡性。当前泛在电力物联网的发展，为输电线路巡检技术提供新的研究与应用方向。然而，该智能巡检技术涉及多个专业领域，而如何将这些领域的方法和技术合理、高效地应用于其中，尚存在一定的困难和挑战。基于此，提出了一种针对输配电线路的智能巡检方法，以提高现场工作人员的工作效率。

关键词：输配电线路；智能巡检；巡检技术

引言

随着时代的进步和发展，对于电力能源需求量在不断增加，特高压电网建设规模在逐渐扩大，与此同时，输电网络变得越来越复杂，这在一定程度上促使人工地面故障巡查难度系数大大提升。采用地上人工巡检方式常常会由于遮挡、距离等因素干扰，难以有效确定绝缘子和相关的电气设备是否处于良好的工作状态。为了确保输配电线路的可靠运行，需要对现场的设备进行定期或不定期的维护，目前多采用人工的方式开展。而线路巡检过程普遍存在的线路巡检和缺陷反馈采用手工记录、缺陷小票流水传递进行消缺的传统模式已不能适应供电质量日益提高的要求。为了提高输配电线路巡检工作效率，降低输配电线路故障率的发生，避免发生漏巡、漏检的情况，提出了智能巡检系统。

1输配电线路的智能巡检特点

随着电网工程建设规模的不断扩大，输电线路巡检工作量和难度系数在不断提升，然而，现阶段对于巡检出现了供不应求的现象，另外，采用人工巡检方式无论是在质量方面还是在效率方面与巡检机器人的应用相差甚远。实际使用期间，系统界面简洁且操作简单，对计算机水平要求并非十分严格，整体而言，系统使用方面具备如下特点。（1）用户能够基于具体工作需求，对文件菜单具体名称做出个性化设定，并对关键文件资料进行分类上传和存储，用户可以通过系统进行及时查询和调用，显著提升工作效率。（2）缺陷发现与上传可以更为方便快捷，后勤管理和现场巡检能够做到无缝衔接，使生产管理水平得以有效提升。（3）缺陷规范性描述以及准确记录，确保现场巡检管理以及缺陷处理可以更加规范化与信息化。（4）缺陷描述以开放式描述为主，各个班组可以根据线路缺陷的具体情况，对缺陷内容采取定量描述，做到真实客观、完整详细。（5）后勤技术人员能够基于缺陷的实际情况，明确相应的处理方式，实现线路缺陷发现与处理、闭环的全过程控制。（6）针对巡检工作，作业指导书编制以及实施执行，均可在网络中进行，有利于对巡检期间的危急或是重大缺陷进行快速有效处理。（7）计算机实现对信息数据等资料的存储、汇总以及查询等工作，使输电线路运行管理工作可以更加清晰直观。

2输配电线路的智能巡检现状

2.1纸质记录导致工作效率低下

输电巡检工作尚未实现全流程信息化作业，中间多环节仍然采用纸质方式进行，人员在进行记录整理、数据统计分析时缺乏高效的信息化手段。如巡视过程中，需对照纸质工序工艺卡、标准卡逐一进行打勾确认，现场有关信息手工记录到纸质材料上并拍照；作业完毕后，需将纸质材料信息和影像资料录入内网电脑，并与历史数据进行整理对比，确认无误后，上传至内网的PMS2.0系统，一线生产人员无法有效与之实现实时数据互动，无法实现作业数据的闭环溯源管理，据调查统计，上述过程平均每天每人花费2小时左右，耗时耗力，严重影响输电巡检工作效率。

2.2无法实时查询历史数据

作业现场无法实时查询设备的历史数据，不能通过对比分析历史数据准确判断设备的运行状态，巡检过程中发现的缺陷和隐患无法进行有效管控、查阅和跟踪。现场作业过程中，作业人员无法实时提取当前设备的历史数据，如缺陷信息、消缺情况、检修情况、通道隐患处理情况等，不能针对性地开展巡视、检修工作。作业人员对设备运行状态的判断往往依靠自身长期的经验积累和对该设备的熟悉程度，难以准确判断设备运行状态，从而影响设备巡检质量。

3输配电线路的智能巡检技术的应用

3.1图像数据处理

无人机巡检图像数据主要来源于光学影像数据和激光雷达点云数据。其中，激光雷达点云数据的处理已具有较高的智能自动化处理水平，应用商业软件再加上少量的人工干预即可。而光学影像数据，包括可见光影像、红外影像等数据的智能化处理尚不成熟，还在处在初步研究阶段。目前，可将光影像数据智能化处理是输电线路无人机巡检图像处理领域的热门研究方向。传统的电力设备图像数据处理方法是基于人工设计特征提取的机器学习图像目标检测方法。然而，该方法存在检测对象单一的问题，且存在漏检、错检的风险。在输电线路巡检中，有将近900多种常规缺陷，并且电力设备的型号众多，设备之间外形差异较大，基于上述传统图像处理方法仅能检测单一或少数几种电力设备，缺乏基本的通用性和较高的可靠性，因而实际工程应用价值较低。

3.2无人机自主巡航

无人机自主巡航是输电线路无人机智能巡检技术的核心组成部分。其巡航的区域主要分为塔间区域和近塔区域。目前，输电线路无人机巡检并不具备自主或自动巡检能力，通常采用的方式是:人工预先设定运行的轨迹，然后基于GPS按预定轨迹飞行。该方法存在明显的不足:(1)无法适应检测目标或者周围环境随时间可能发生的变化，容易发生安全事故。例如，当树木生长至输电线路附近时，无人机有较大可能撞上树木，造成无人机坠毁。(2)该方法对无人机定位的精度有着较高的要求。然而，常用的民用无人机GPS的定位误差可高达10m。虽然利用载波相位差分技术能克服这一问题，但是该技术需要建立较多的基站，以覆盖输电线路所处的较为广阔的范围，因而将该项技术应用于输电线路无人机自主巡航的成本太高，并不切合工程实际。

3.3杆塔本体的精细化巡检

通过无人机搭载高清摄像头，对杆塔绝缘子串、连接金具、保护金具等重要部件进行拍照，以第一视角完成对杆塔本体的精细化巡检。杆塔精细化巡检主要包括人工纯手动飞巡和无人机自主巡检两种方式。人工纯手动飞巡效率比较低，具有一定安全风险，且对无人机巡检作业人员(以下简称飞手)的飞行技能要求比较高，很难做到图像拍摄的标准化、统一化。因此，纯手动飞巡目前正逐渐被自主巡检所替代。

3.4超短波远程高清图传技术

为了保证无人机巡检图像传输的效率，无人机通常采用压缩算法对图像进行压缩，因此无法保证图像的清晰度。同时，目前无人机的图传距离尚不能满足远距离自主巡检的需求，且容易受到周围无线电信号的干扰，故选择合适的图像传输技术对于缺陷的及时发现具有十分重要的意义。超短波通信因其传输性能好、频带较宽等优点，目前正逐渐应用于无人机的远距离高清图传。

结束语

智能巡检系统能改变过去因巡检人员工作量大而造成的漏检、漏项问题，提高了巡检的速度和质量，实现了定性定量管理，同时完成了巡检资料微机化管理，资料易查询便于保存，满足了输电线路巡检检查管理的要求，使得运行巡检质量有较大提高。

参考文献

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［2］兰昊，米珂，程帅，等．无人机用于输电线路巡检的作业流程及应用［J］．能源研究与信息，2019(4):241－242．

［3］江全才,魏飞翔.一种输电线路智能巡检系统设计与实现[J].三峡大学学报(自然科学版),2013(3):95-96.