输电工程中的智能巡检技术应用探究

输电工程中的智能巡检技术应用探究

吴春,吴永锐

国网江苏省电力有限公司泗阳县供电分公司 223700

国网江苏省电力有限公司泗洪县供电分公司 223900

摘要：电力行业是国家经济发展的重要基础，也是保证国家经济发展和人民生活水平的重要基础。电力系统能否安全、可靠地运转，是保证电网稳定运行的关键。在此背景下，利用先进的移动通信设备作为硬件载体，结合 GPS、5 G无线通信、 GIS等技术，对所辖输电线路进行例行巡检、维护，可以实现网络化、流程化、输电线路巡检管理标准化、智能化，确保电网安全可靠运行。

关键词：输电工程；智能巡检；应用

引言

在巡检过程中，存在着诸如无法到达偏远地区、环境恶劣、隐患发现后报告延迟、后处理和维修等方面的问题。所以，必须对输电线路巡检进行全方位的监控，及时、准确地汇报线路巡检的状况，并对巡检中存在的安全隐患和缺陷进行及时的管理、反馈和处置。

1.输电巡检系统分析

现代智能输电巡检系统包括三大子系统：数据管理系统、数据通信系统、监控终端数据采集系统。在这些系统中，后台数据的处理主要是对系统的控制与监测。人工能够在标识所有的巡逻对象的同时，基于背景资料的显示来制订巡逻计划。通过对相关数据库的信息，可以很容易地发现巡检对象。输电线路智能巡检系统，除了对常规电脑应用软件的支持外，对智能手机、 PDA等也有一定的支持。巡检员可利用 PDA进行高压传输线的巡检工作，图1显示该系统的工作流程。

图1 系统工作流程

2.智能巡检平台

2.1功能需求

第一，“五遥”：对输配电线路、电力电子等进行遥视、远程控制、远程调节、远程测量、远程信号传送等功能，保证检测平台具备主动检测、跟踪、智能管理、主动干预、远程视频监测等功能，并以智能控制方式存储、检索、回放、远程报警。第二，光谱分析：该系统集成光谱探测模块，能够对光谱的特性和空间影像进行提取。该系统能对输、配电线路、电气设备的温度状况进行实时监控、分析，一旦发生异常温度变化，就能及时预警。第三，功能整合：为保证巡检平台的普及，保证巡检平台在不同的供电系统中得到广泛的应用，并与其它的辅助平台进行有效的整合。第四，功能扩充：巡检平台应以模块化的方式进行，各功能模块的配置要符合实际的要求，硬件的界面也要预先预留，软件方面也要预留一个整合的接口，以便于功能的扩充[1]。

2.2平台方案

三维智能测试系统是以机器人控制、视频成像、频谱分析、云计算为基础的。检测机器人配有影像影像采集装置，能即时获取影像、扩大检视覆盖面、并能有效地解决故障，搜集电力系统的实况影像，并将影像资料传送至后台的大数据分析装置，用以进行故障诊断、现场条件的动态分析等。利用图象采集装置的影像资料，对输电线路的工作状况进行评价，对不正常的装置作出智能的报警，并及早采取相应的预防措施，防止出现差错。

3.智能巡检新技术在高压输电线路运行维护中的具体运用探讨

常规传动检测方式主要采用“车检”、“人检”的方式，存在着较大的检测盲区。同时，近几年我国电网容量迅速增加，检修负荷也随之增加。例如，2017-2021年，一家地方电力公司的110-220 kV输电线路由2000多公里增至3000多公里，但检查员数量并未增长。输电线路巡检人员平均载重能力的急剧提高，使巡检次数、质量下降、故障增多，对电力系统运行状况的监控和电力系统的巡检管理都有很大的影响。

3.1移动智能巡检终端

第一，移动工作的终端。移动智能巡检终端是一种能够在网络环境下准确定位的智能线路运营管理系统。在巡检前，必须登陆手机，进入巡检任务管理系统，选取合适的工作类别，设定作业开始时间，以显示巡检路线及巡检项目。当完成巡检的预定时间，系统会发出提示。第二，后台监测。利用后台客户机进行巡检，对线路的特定故障情况进行查询，并发布新的巡检任务。通过对巡检人员步行路径的选择，对新树障进行动态更新，并生成数据分析报表，为巡检工作的指派工作提供参考。第三，服务器。服务端负责接收 GPS定位信息，获取对应的检测状态，并与故障数据库进行比对，确定具体风险级别，完成现场扫描、发送、接受管理员指令，再从数据库中选取相关信息，进行动态更新[2]。

3.2无人机巡检技术

无人机巡检技术操作简单，适应性强，价格低廉，为高压架空线路的设备进行精细检测提供有利的环境，可以有效地减少电网的运行风险，提高线路的智能化监控效率，无人飞行器地面站点的综合设计和软件设计指标如表1所示。

以220 KV线路为例，电力公司采用多台无人驾驶无人机，按预定路线进行自动巡检，完成机体起飞、升降、旋转等自动化作业。检查员仅能通过对已回收的实时线路检查图像进行检测，仅能按时完成对双环塔的检测，其检测效率较手工运行方式有所改进。以同塔220 KV双回线路巡检工程为例，电力公司采用四旋翼无人驾驶装备，在输电控制室配有无人驾驶人员。通过人机协作监测，可以对设备进行近距离的测量，并能够实时、清晰地传送图像数据，从而有效地消除巡检的盲点，从而进一步提升线路智能巡检的质量。

表1 无人机巡检设备及软硬件集成设计指标

3.3穿越越障巡检机器人

巡检机器人需要定期接受长期、远距离的供电，所以在塔楼上建造一个太阳能充电站，塔楼顶部有一个太阳能板，用来存储电能。在设计充电式对接设备时，该设备的内侧是一种弹性的楔形结构。载荷头与载荷基座间的可靠接触是由弹簧和弹性弹簧完成的。通过在头部安装霍尔传感器，能够探测并识别出信号，从而顺利地与充电对接装置进行连接，从而进入充电状态[3]。

将输电线路的塔型、塔架间距等结构参数进行格式保存。在机器人作业过程中，只要设定起始点和终点塔的位置，就可以自动规划机器人巡检路线，并产生障碍清单。同时，该巡逻车还具有自动回返的功能，可以满足电力线的单向扩展。整个巡检机器人的工作程序是：由地面基地产生机器人巡检计划，并将监测参数发送给终端塔台和返回塔台。在机器人正常巡游和作业时，根据资料库中的障碍预备方案，完成机器人的自动步行及穿越障碍，并将记录存入资料库，进行自动复原与离线分析。在220 kV的输电线路上，输电线路共分10条线路。两台工作站轮流监测不同线路上的作业情况。全部巡检工作在4个小时内全部完成，并成功地检测到管道弯曲变形、缺少相线塔螺钉、阻尼器表面老化、腐蚀等潜在的安全隐患。

3.4GIS+GPS智能巡检导航系统

利用 GIS技术建立基础数据数据库，产生覆盖塔架坐标、基础数据、线路等信息的 GIS层，并在视场变化时进行重装，从而加快数据显示的速度。同时，通过 GPS技术，构建巡防、定位子系统，并在地图上标注巡防标志。若在终端输入塔号，即可得到对应塔台的位置，并产生巡逻路线。

结语

在智能电网建设和“三集五大”的大背景下，常规的巡检和运维技术存在的问题得到充分的体现。将智能终端、无人机、机器人和智能导航等智能巡检技术相结合，可以提高线路巡检运维工作质量与效率，进一步为输电线路的安全稳定运行提供保障。

参考文献：

[1] 刘高,蒙华伟,周华敏. 输电工程中的智能巡检技术应用[J]. 集成电路应用,2022,39(4):178-179.

[2] 吴凯东,缪希仁,刘志颖,等. 基于泛在物联的输电线路智能巡检技术综述[J]. 电器与能效管理技术,2020(3):1-7.

[3] 伍鹏,颜真,韩聪,等. 基于GPS技术的输电智能巡检系统应用研究[J]. 电工技术,2019(16):75-76,79.