基于PDA的輸電線路無漏巡視方案

胡松,劉亮

(國網(wǎng)浙江桐廬縣供電公司,浙江 杭州 311500)

基于PDA的輸電線路無漏巡視方案

胡松,劉亮

(國網(wǎng)浙江桐廬縣供電公司,浙江 杭州 311500)

保證輸電線路運行狀態(tài)的巡視到位率是目前亟需解決的問題。根據(jù)輸電線路巡視原理，分析了影響輸電線路巡視效率的原因。根據(jù)我國輸電線路巡視管理現(xiàn)狀，以地理信息系統(tǒng)(GIS)為基本平臺，以定位導(dǎo)航技術(shù)(GPS)作為技術(shù)手段，提出了輸電線路無漏巡視方案，將基于射頻識別技術(shù)(RFID)的PDA手持機應(yīng)用于輸電線路巡視管理系統(tǒng)，有效提高輸電線路巡視工作的到位率。

輸電線路；巡視；到位率；地理信息系統(tǒng)；定位導(dǎo)航技術(shù)；手持機；

1 引言

在當(dāng)前特高壓、大電網(wǎng)的背景下，建立能夠?qū)崟r反映輸電線路運行狀態(tài)的數(shù)字化管理系統(tǒng)是建設(shè)具有中國特色自主創(chuàng)新電網(wǎng)的迫切要求，對提高輸電線路運行效率、維護輸電線路運行安全都具有重大的意義。為了降低輸電線路的故障發(fā)生率，保證輸電線路安全、可靠的運行[1]，需要功能強大的輸電線路巡視管理系統(tǒng)作為支持。

目前，國內(nèi)外對輸電線路巡視工作的研究，主要集中在線路桿塔的巡視工作上，而對如何防止漏檢、錯檢以至達到無漏巡視目的的相關(guān)管理技術(shù)系統(tǒng)的研究比較少見。針對電氣設(shè)備巡視技術(shù)的相關(guān)發(fā)展，文獻[2-3]提出了巡視技術(shù)的發(fā)展應(yīng)更加注重人性化、科技化以及支撐軟件的功能化，為巡視工作的到位率和

可靠性提供保障。由于特高壓輸電線路具有桿塔較高、線路較長和地理環(huán)境比較復(fù)雜等特點，文獻[4-5]結(jié)合實驗提出了在特高壓輸電線路中直升機巡視技術(shù)是安全有效可行的。而文獻[6-7]也針對氣候、地形等自然環(huán)境的限制導(dǎo)致輸電線路的巡視工作受到極大影響而進行了研究，認為在當(dāng)今傳統(tǒng)的輸電線路巡視技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計開發(fā)出適用于輸電線路巡視管理的智能系統(tǒng)。

本文針對輸電線路巡視工作的現(xiàn)狀，分析了在當(dāng)前輸電線路巡視管理方面存在的問題，結(jié)合輸電線路巡視領(lǐng)域廣為應(yīng)用的GPS、PDA等高新技術(shù)設(shè)計一套基于PDA手持機的輸電線路巡視管理方案，該方案經(jīng)實際投入運行證實可有效提高輸電線路巡視工作的到位率以及對現(xiàn)場巡視工作進行監(jiān)控，保證輸電線路安全運行，增強電網(wǎng)的管理水平[8]。

2 輸電線路的巡視

2.1 輸電線路巡視的原則

輸電線路巡視的目的是掌握輸電線路的運行情況和沿線周圍環(huán)境的情況，例如架空線路的狀態(tài)、線路走廊內(nèi)的情況、導(dǎo)線及連接器的發(fā)熱、絕緣子污穢及裂紋的放點情況等。及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷和威脅線路安全運行的情況并做詳細記錄，為后續(xù)檢修工作提供依據(jù)[9]。通過對輸電線路的巡視，及時消除事故隱患以保證電網(wǎng)安全可靠運行，所以輸電線路的巡視工作是電網(wǎng)安全的一個不可忽視的環(huán)節(jié)。巡視檢查的種類有定期巡視、夜間巡視、故障巡視和直監(jiān)察巡視等，如表1所示。巡視方法通常是借助人的感官和巡檢儀器按照預(yù)先制定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，定人、定點、定期地對輸電線路進行檢查，應(yīng)做到定位置、定標(biāo)準(zhǔn)、定人員、定周期、定規(guī)程的“五定”原則，按照“五定”原則的管理方法，加強并指導(dǎo)輸電線路的日常巡視工作。

表1 輸電線路巡視種類

2.2 影響線路巡視效率的原因

由于受地理環(huán)境因素的制約，輸電線路通常遍布于荒山野外，受到設(shè)備狀態(tài)、地理條件和交通情況的影響，給輸電線路正常運行帶來了極大的困難，因此按時、準(zhǔn)確的到位巡視工作就成為了輸電線路安全運行的基礎(chǔ)保障。就目前存在的現(xiàn)實情況而言，傳統(tǒng)對輸電線路的巡視方式已經(jīng)暴露出許多的缺陷和不足，包括巡線記錄等技術(shù)資料不齊全、沒有科學(xué)的巡視制度、巡視引導(dǎo)路線描繪不規(guī)范、路線引導(dǎo)方向不明確、巡檢工具的落后以及不正確使用等。同時由于我國是世界上自然災(zāi)害多的國家，大霧、雷雨、浮冰、污閃等自然情況妨礙對輸電線路的正常巡視，增大了缺陷發(fā)現(xiàn)率和判斷準(zhǔn)確率的難度；加上當(dāng)前許多電力企業(yè)在輸電線路日常巡視工作上缺乏有效的監(jiān)督手段，因此不能確保巡視工作按期保質(zhì)保量的完成，漏檢、錯檢、沒按規(guī)定時間巡視等情況時有發(fā)生。

3 PDA在輸電線路巡視管理系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 輸電線路巡視管理系統(tǒng)

目前我國的輸電線路巡視管理系統(tǒng)，除了采用傳統(tǒng)的人工巡視以外，還有采用直升飛機、無人機、智能機器人等高新輸電線路巡視手段。但是這些巡視技術(shù)對于我國電力企業(yè)來說，不僅成本消耗太高，而且實施困難，不易推廣。同時傳統(tǒng)的輸電線路巡視管理手段是采用紙質(zhì)記錄巡視情況的方式，隨著我國輸電線路的覆蓋率增長，傳統(tǒng)的人工巡視已經(jīng)無法滿足輸電線路管理的需要，大量的漏檢、錯檢等情況時有發(fā)生，影響輸電線路的安全運行。因此為了對輸電線路的巡視工作進行有效指引和管理并對其到位率進行監(jiān)督和控制，需要功能強大的巡視管理系統(tǒng)作為技術(shù)支持。

輸電線路巡視管理系統(tǒng)分三部分組成，如圖1所示。該系統(tǒng)的系統(tǒng)管理模塊能針對不同的用戶而給予其相應(yīng)的訪問權(quán)限，避免數(shù)據(jù)或信息泄漏造成電網(wǎng)損失；查詢統(tǒng)計模塊可對輸電線路巡視任務(wù)的到位率進行統(tǒng)計監(jiān)督，并記錄巡視結(jié)果；協(xié)作模塊可對巡視數(shù)據(jù)進行管理處理，并上傳至管理系統(tǒng)。

3.2 PDA手持機及其射頻識別技術(shù)

PDA手持機即個人數(shù)據(jù)處理器，集中了數(shù)據(jù)存儲、電話、傳真、手寫輸入和語音輸入、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)榷喾N功能。近幾年來，輸電線路巡視系管理系統(tǒng)開始利用工業(yè)級PDA手持機對線路巡視的到位率進行監(jiān)控。PDA手持機具有輕便、小巧、低耗能、可移動性強、無線網(wǎng)絡(luò)等優(yōu)點，并且內(nèi)嵌數(shù)據(jù)庫可將數(shù)據(jù)信息存儲在PDA中。工業(yè)級PDA具有射頻識別(RFID)技術(shù)，其系統(tǒng)通常由標(biāo)簽、讀寫器和信息處理系統(tǒng)組成，工作原理如圖2所示。

圖1 系統(tǒng)功能構(gòu)成圖

圖2 RFID應(yīng)用系統(tǒng)工作原理

RFID技術(shù)又稱電子標(biāo)簽，是一種利用射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)信息的技術(shù)，被廣泛應(yīng)用各行業(yè)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)?；赗FID的PDA手持機具有掃描、自動識別和成批多個識別、非接觸識別的特性，保證快速準(zhǔn)確尋找目標(biāo)；并且可通過RFID標(biāo)簽對物體具有唯一標(biāo)識的特性，為物體與人的地點定位和跟蹤服務(wù)提供一種新的解決方案。RFID定位與跟蹤技術(shù)的實現(xiàn)是依據(jù)RFID讀寫器與事先安裝在物體上的電子標(biāo)簽之間的射頻通信的信號強度來測量物品的空間位置[10]。

3.3 PDA在巡視系統(tǒng)中的應(yīng)用及其巡檢過程

3.3.1 PDA在巡視系統(tǒng)中的應(yīng)用

由于在巡視過程中無法隨時掌握巡視人員的工作到位情況，并且無法及時掌握輸電線路隱患情況并進行跟蹤管理，因此將PDA手持機與輸電線路巡視管理系統(tǒng)相結(jié)合。PDA手持機的GPS定位功能以及信息回傳功能，可有效進行線路巡視工作指揮、巡視過程回放、巡視過程評測等工作，增強了巡視工作的穩(wěn)定性、可靠性和可控性，提高了巡視任務(wù)的到位率，降低了線路事故發(fā)生率，增強了巡視工作的質(zhì)量。移動手持機PDA在輸電線路巡視中的主要用途是對巡檢人員的階段性巡檢路線進行規(guī)劃，其工作流程如圖3所示。

PDA結(jié)合GPS的輸電線路巡視管理系統(tǒng)，通過在PDA中內(nèi)嵌GPS系統(tǒng)，能進行現(xiàn)場地圖導(dǎo)航和巡視軌跡圖形化顯示，同時也可作為線路基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)收集的工具。終端管理系統(tǒng)可制定、修改和刪除巡視計劃，并且可查詢巡視任務(wù)到位情況，缺陷處理情況和任務(wù)完成情況等。由于巡視過程中工作人員將巡視結(jié)果通過PDA手持機直接選擇缺陷信息進行數(shù)據(jù)記錄，避免了人工填入巡視結(jié)果而保證巡檢信息的客觀準(zhǔn)確性?；赑DA的輸電線路巡視管理系統(tǒng)采用一個后臺管理系統(tǒng)加多個PDA手持機的總體結(jié)構(gòu)體系，系統(tǒng)的總體架構(gòu)圖如圖4所示。后臺管理系統(tǒng)采用GIS界面，運行在計算機平臺上，具有各種管理功能，移動手持端采用PDA加GPS模式，可以在一段時間范圍內(nèi)獨立運行，保存巡視數(shù)據(jù)。

圖3 PDA工作流程圖

圖4 系統(tǒng)總體構(gòu)架

3.3.2 基于PDA的輸電線路巡檢過程

輸電線路巡視人員在巡檢之前利用帶有GPS模塊的PDA手持機采集巡視地點的位置信息，并通過GIS軟件將其保存在地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中，然從后管理系統(tǒng)下載巡視任務(wù)到手持機上。巡檢時，巡視人員則根據(jù)手持機上顯示的電子地圖，利用GPS的定位導(dǎo)航技術(shù)快速準(zhǔn)確的到達巡視現(xiàn)場記錄巡視到位率情況。集成RFID模塊的PDA手持機能識別當(dāng)前線路設(shè)備或桿塔的位置信息，提示巡視內(nèi)容，將巡視結(jié)果保存在手持機上的移動數(shù)據(jù)庫中。如果該巡視點存在缺陷，則從手持機的移動數(shù)據(jù)庫中選擇相應(yīng)缺陷并生成記錄。巡視結(jié)束后，將巡視數(shù)據(jù)通過通訊技術(shù)上傳到后臺管理系統(tǒng)，再通過網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)服務(wù)器進行數(shù)據(jù)同步。通過GIS系統(tǒng)，將上傳的坐標(biāo)信息在電子地圖上顯示出來，這樣即可通過后臺管理系統(tǒng)對巡視工作人員的位置、工作進度和線路運行情況進行監(jiān)控，并且管理人員可以通過無線網(wǎng)絡(luò)對巡視人員進行實時的指揮和監(jiān)控[11]，圖5和圖6分別為PDA線路巡視導(dǎo)航界面圖和PDA巡檢任務(wù)下載界面圖。

圖5 巡視線路導(dǎo)航界面

圖6 PDA巡檢任務(wù)下載界面

3.4 應(yīng)用PDA巡視存在的困難

基于PDA的輸電線路巡視管理系統(tǒng)統(tǒng)計線路巡視工作的到位率是依靠工作人員持PDA手持機到達巡視現(xiàn)場后，利用RFID射頻識別技術(shù)，用電子標(biāo)簽對待巡視的目標(biāo)進行標(biāo)識以確定巡視到位。這種方式需要預(yù)先埋設(shè)電子標(biāo)簽，但是由于巡視設(shè)備常年處在野外污穢地區(qū)，容易使電子標(biāo)簽損壞而導(dǎo)致無法識別，同時電子標(biāo)簽的野外壽命較短，而電力企業(yè)野外設(shè)備較多，造成后期設(shè)備更換成本大，并且安裝較為困難，容易在日常設(shè)備維護中遭到破壞，因此無法大面積推廣。

GPS定位技術(shù)作為PDA手持機的核心功能，發(fā)揮著重要的作用。線路工作人員需要依靠PDA手持機的定位導(dǎo)航模塊到達巡視現(xiàn)場開始巡視任務(wù)，而巡視地點的坐標(biāo)是基于GPS定位技術(shù)與在PDA中預(yù)存的精確地理位置進行比對來實現(xiàn)的，因此在定位方面也存在很多問題。首先是需要巡視點的精確地理坐標(biāo)，需要預(yù)先對所有巡視設(shè)備進行高精度GPS測量，而這將帶來大量的人力和設(shè)備成本，同時對企業(yè)信息系統(tǒng)中的基礎(chǔ)設(shè)備數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性有嚴格要求；其次GPS測量對環(huán)境也有一定要求，當(dāng)城市內(nèi)房屋密集或樹林茂密時，在有干擾的環(huán)境下獲取GPS定位數(shù)據(jù)比較困難，需要操作人員在巡視點等待較長時間并不斷改變不同位置才能獲取衛(wèi)星信號，如果巡視人員對設(shè)備的操作失誤則容易對巡視任務(wù)到位率產(chǎn)生影響。

4 工程實例

湖北省電力公司、廣西省電力公司等電力企業(yè)基本上都采用了PDA手持機結(jié)合GPS技術(shù)的輸電線路巡視管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)適用于電力運行單位的輸電線路巡視管理部門，是針對提高線路巡視質(zhì)量的服務(wù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能較好地完成輸電線路的日常巡視工作，有效地解決了過去無法對輸電線路巡視工作的到位率情況進行檢查、監(jiān)控的難題，及時掌握輸電線路隱患情況并進行數(shù)字化分析管理，明顯提高了線路巡視的到位率，為減少因線路故障而導(dǎo)致的供電可靠性降低提供了切實保障。

以桂林近兩年來使用輸電線路巡視管理系統(tǒng)的實際運行效果為例，該局所管轄的110kV金鐘旺線地處高山區(qū)，由于線路處于1700m海拔以上山區(qū)，天氣環(huán)境相當(dāng)惡劣，每年的10月至第二年2月都會受到冰災(zāi)的侵襲，時常造成線路出現(xiàn)故障。2011年末至2012年初，金鐘旺線由于大面積覆冰災(zāi)害造成導(dǎo)線弧垂與35kV線路電氣距離不足跳閘。由于當(dāng)時沒有功能強大的輸電線路巡視管理系統(tǒng)可用，因此線路故障巡視人員只能依靠當(dāng)?shù)卮迕裰嘎?，出現(xiàn)多次走錯路、走回頭路的情況，從而影響到了線路故障點的確定和線路的搶修恢復(fù)。經(jīng)過此次事件，該局開始投入運行基于PDA的輸電線路巡視管理系統(tǒng)。在同年的線路巡視工作中，線路巡視人員使用配有GPS定位導(dǎo)航模塊的PDA手持機，在大霧、強風(fēng)等自然環(huán)境極其惡劣的情況下迅速到達線路巡視現(xiàn)場；通過RFID模塊確認巡視人員附近桿塔的塔形、桿塔號，結(jié)合線路現(xiàn)場基于PDA手持機的可控化工作流程，縮短了線路巡視工作時間，提高了巡視管理水平；最后通過PDA手持機的數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)，能及時傳送輸電線路的運行情況和設(shè)備缺陷信息，將巡視數(shù)據(jù)記錄存檔并進行圖形化分析后為后續(xù)檢修工作提供參考內(nèi)容。

5 結(jié)論

(1)在綜合考慮資金成本和人力資源的情況下，設(shè)計了一套基于PDA手持機的輸電線路無漏巡視管理方案，該方案能完善巡視工作的可控性，提高巡視工作的質(zhì)量。

(2)該方案對巡視任務(wù)從接收到完成的各個環(huán)節(jié)進行監(jiān)控，對線路工作人員是否按照要求進行線路巡視工作進行監(jiān)督，檢查統(tǒng)計是否存在漏檢、錯檢等情況，有效提高巡視工作的到位率。

(3)該方案為保證輸電線路安全穩(wěn)定運行提供了技術(shù)支持，不僅可以大幅提升電網(wǎng)對輸電線路及其設(shè)備正常運行的管理效率，還可以為后續(xù)的運行維護檢修提供參考內(nèi)容。

[1] 胡毅.輸電線路運行故障的分析與防治[J].高電壓技術(shù),2007,33(3):1-8.

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No Omission Inspection of Transmission Lines Based on PDA

HUSong,LIULiang

(Zhejiang Tonglu Power Supply Company of State Grid,Hangzhou 311500,China)

It is an important problem to ensure the inspection place rate of transmission lines.According to the inspection principle of the transmission lines,analyze the reasons to effect the transimssion line inspection effeciency.According to the inspection management situation of the transmission lines,taking geographic information system as basic foundation and global positioning system as technological means,propose no omission inspection of transmission lines to apply personal digital assistant based on radio frequency inentification technology to the transimission line inspection management system.It can effectinely increase the place rate of the transmission line inspection work.

transmission line;inspection;place rate;GIS;GPS;PDA

1004-289X(2014)02-0085-05

TM72

B

2013-11-12