基于复杂地理环境下的特高压输电线路立体巡检模式

基于复杂地理环境下的特高压输电线路立体巡检模式

肖玲、蔡楚宇、罗邦维、杨昊彦

国网湖南省电力有限公司输电检修分公司 湖南 衡阳 421000

摘要：随着我国社会经济的高速发展，电力体制改革进一步深化，国家实施创新驱动战略，国家电网陆续推出相关政策文件，大力推行输电线路“无人机+人工”协同巡检新模式。随着我国社会经济的高速发展，电力体制改革进一步深化，国家实施创新驱动战略，国家电网陆续推出相关政策文件，大力推行输电线路“无人机+人工”协同巡检新模式。本文作者分析了复杂地理环境下的特高压输电线路立体巡检模式。

关键词：特高压；输电线路；立体巡检

0、引言

“实时监测、应急指挥”的线路运维方式是国网湖南输电检修公司（以下简称“公司”）探索实施特高压输电线路全天候立体化巡检模式的重要内容。该公司在特高压线路铁塔上安装摄像头、夜视设备等前端监测装置，数据可通过无线网络传输至输电线路通道可视化系统后台。在无人机巡检和人工巡检的真空期，调控人员可通过系统实时监控线路；一旦发现隐患，作业人员会应用监测装置和无人机查找，锁定问题根源；制订解决方案后，作业人员及时消除隐患。这种以智能巡检为主、人工巡检为辅，将线路通道可视化、无人机巡检、人工巡检结合的巡检模式，提升了设备管理维护质量，减轻了人员工作强度。

1、传统巡检模式存在的问题

传统巡检模式指通过人力对输电线路进行定期巡视、故障巡视、夜间巡视、特殊巡视等各种巡视。随着特高压电网的建设，传统的巡视模式已经不能适应特高压输电线路运维工作的需要，具体的矛盾表现为以下几个方面：

1.1随着特高输电网的建设，线路长度大幅增加，形成了运维人员增加速度与输电线路长度增加速度之间的矛盾，人均维护公里数持续攀升，当前的人力资源已不能满足运维工作的需要，设备的维护出现空白点。

1.2随着社会的进步，用户对供电可靠性的要求越来越高，当前的巡检模式已经不能满足客户的需求和社会发展的需要，形成了客户需求与生产模式之间的矛盾。

1.3单一的传统模式的巡检，一方面造成了人力、物力、财力资源的浪费，另一方面对特高压输电设备隐患、危险点及巡视质量有着明显的不足，威胁到设备安全运行，形成了传统巡检模式与生产力发展之间的矛盾。

1.4人员技能水平严重下滑。大量的运维人员没有参加过设备检修、大修等作业，对设备的结构、性能、特点了解不足，导致巡视过程只能发现表面的现象，不能分析缺陷发生的原因和潜在的危险，形成了人员技能与安全生产之间的矛盾。

1.5自然灾害频发，在地震、雪灾、泥石流等自然灾害的情况下，第一时间掌握不了灾害现场设备的情况，一方面影响了后续事故抢修，另一方面造成不好的社会影响。

2、特高压输电线路“立体化”运维模式

2.1直升机巡视

直升机巡视是“立体化”运维的空间部分，也是“立体化”运维的核心部分，具有高效、集成、准确等特点。

直升机巡视是相对现代化的一种巡视手段。利用直升机可以对输电线路进行全方位、无死角的巡视。巡视不受地形环境的影响，可以穿越无人区、大峡谷、沼泽地、森林等特殊地形。利用直升机搭载的红外成像仪、紫外成像仪、望远镜等设备，可以对杆塔、绝缘子、耐张压接管、接续管、线夹等设备进行拍照、测温，能够发现开口销、销钉、放电间隙、导地线部位的细小缺陷，有准确率高、照片清晰的优势。同时可以对线路通道进行航拍，测量跨越距离、发现外破施工隐患等。

2.2无人机巡视

无人机巡视是对直升机“立体化”运维空间部分的补充。具有是小巧、轻便、灵活等特点。运行费用低廉，可髙频次到达髙山大岭、水塘、封闭院墙内等巡视人员难以到达的设备区段内，通过搭载髙清摄像机、红外测温仪、激光雷达，全方位获得输电线路设备影像资料，真正实现输电线路缺陷巡视的＂零死角＂，通过搭载激光雷达的测距模块，还可准确测量交叉跨越处导线净空距离，供巡检人员分析参考，节省大量人力物力；在故障査线中，无人机可迅速确定故障点，在地震、雪灾、泥石流等自然灾害发生后，能第一时间掌握现场资料，为事故救援赢得宝贵的时间。

无人机技术的发展，必将推动无人机巡视业务的提升，不仅大大了节约了人力资源，解放了劳动力，同事提高了输电线路巡视自动化水平及应急抢修能力，具有良好的经济效益和社会效益。

目前，公司无人机班组正在迅速成长，各项业务技能正在全面开展，已具备通道巡视、故障巡视、缺陷核查等技能水平。

2.2.1电力输电线路全方位巡检中的应用

在电力输电线路巡检工作中，无人机有着具大的应用优势，对于性能很高的无人机来说，其硬件包括地面站与机载两个组成部分，在无人机的机载部分中，能够搭载可见光相机，可见光相机能够对输电线路进行全方位的拍摄，并将拍摄的图像进行视频转换，通过模拟信号传输以及系统中的无线通讯模块将拍摄到的图像信息发送至计算机中，巡检人员可通过专业软件实时查看无人机所拍摄到的影像，并根据无人机的拍摄影像来判断输电线路的运行状况。无人机借助于多用转换头来进行输电线路巡检工作，这也使其能够代替人来高效的完成巡检工作，大大减轻了巡检人员的工作强度，有效避免了安全风险的发生。

2.2.2电力输电线路异物清除中的应用

在电力输电线路巡检工作中，经常会遇到输电线路中存在异物的情况，如果不将这些异物进行及时的清除，便可能会引起输电线路故障，甚至还会因此而发生触电事故。为了避免上述问题，巡检人员经常需要通过人工的方式来清除异物，这大大增加了巡检人员的安全风险，而且在清除异物的过程中还要花费较长的时间。无人机的出现，使其在电力输电线路的异物清除中发挥着重要的作用，在应用无人机清除输电线路中的异物时，传统的方法是在无人机的机载部分搭载激光二级管模组，通过光线的聚焦作用来烧断异物，考虑到激光二极管模组所发射的激光是平行的，因此需要利用凸透镜来聚焦光线，并且光线的聚焦点需要准确的落在异物之中，在烧断异物过程中，巡检人员需要确保无人机和周边的带电设备能够保持一定的距离，而且异物在受到风力的作用下会晃动，这也使巡检人员在操控无人机来清除异物时存在较大的难度，异物清除的效率较低。通过对传统的无人机清除异物方法进行改进，将电压、激光模组以及控制模块在多旋翼无人机中进行搭载，并由巡检人员通过云台摄像头来观察异物所在位置，通过对无人机的位置进行调整，能够使激光模组的焦点正好处于异物位置，此时巡检人员便可利用GPRS远程控制继电器来开启激光模组，从而使模组发射的激光能够很快烧断异物，进而实现对电力输电线路中异物的快速清除。

2.2.3电力输电线路故障检测中的应用

在电力输电线路巡检工作中，无人机在输电线路故障检测中也发挥着重要作用，无人机具有三种主要的巡检方式，一种是通过雷达进行故障检测，另一种是通过拍摄视频来进行故障检测，还有一种是通过红外线来进行检测。在雷达检测中，其能够使输电线路的定量测量精度更高，并且可通过雷达测距装置对输电线路和周围障碍物之间的距离进行精准测量，从而为输电线路的维护与架设工作提供参考。在视频可视化检测中，巡检人员可通过无人机中搭载的可视摄像头来对输电线路进行航拍，并通过通讯模块将航拍图片或视频传输至地面站的计算机中，巡检人员可利用专业软件来观察航摄图片或视频，从而帮助巡检人员分析输电线路的实时运行情况。在红外检测中，该技术是通过红外线来帮助巡检人员进行成像分析，这种检测方法适用于肉眼无法辨别的线路故障检查，尤其是在线路金属探伤中有着极高的应用价值，能够帮助巡检人员及时发现线路中存在的某个点或局部区域所出现的异常过热问题。

2.3智能化在线监控系统

智能化监控系统是通过信息网络平台，利用传感、测量、电子、控制等智能决策技术，对输电设备进行全景、动态、实时监控。十二五期间，国家加快了城镇化进程，输电线路周围出现城市建设、城市道路建设、工业园区建设、挖山取土等现象，设备面临新一轮的外破风险。而在线智能监测系统能够对输电线路外破隐患、区域内施工进行实时的动态监测，确保设备的安全运行。同时还可以对微气象、覆冰、雷电等气象进行监测，为设备运行提供资料。

在线智能监控装置有视频监测、杆塔倾斜监测、微气象监测、覆冰监测等，通过长期的应用和实践，在线智能监测装置具有实时性、专一性、可靠性等特点。可有有效的解决人力资源不足的矛盾，降低线路外破事故的发生。

2.4地面人力巡视

人力巡视是“立体化”运维的地面部分，新时期的人力巡视不是传统正常巡视、特殊巡视、夜间巡视或故障巡视，更重要的体现“责”，即设备责任区划分，要求设备主人掌握设备状况、了解环境通道、明确巡视重点、对设备状况负责。

从跳闸数据分析来看，外破跳闸比例逐年增多，这就要求设备主人要转变巡视思路、巡视重点，应加强通道环境的巡视，防止输电线路恶性跳闸事件的发生。

3、结束语

在当前特高压输电线路不断增加，在编人员缺员的背景下，为了保证特高压输电线路的安全运行，提高巡视质量和工作效率，运维单位应从传统的运维模式向“立体化”运维模式转变，形成结论如下：

1.传统的运维模式已经不能满足特高压输电线路运维工作的需要，出现了诸多矛盾。

2.新时期“立体化”运维模式，指从空中直升机、无人机、智能化监控系统到地面人力巡视，形成了空间化、无死角的立体化巡视，大大的提升了特高压输电线路的运维质量。

参考文献：

[1]赵鹏. 探索现阶段特高压输电线路“立体化”运维模式.产业经济,2020-05.

[2]格桑次仁尼玛马龙宫次仁顿珠. 新时期特高压输电线路‘立体化’运维模式研究应用.电力系统及自动化,2018-12.

[3]苑长江. 特高压输电线路运维管理研究.产业经济,2020-06.