輸電線路巡檢的專利技術(shù)分析

毛超 劉華

摘 要：輸電線路的巡檢工作屬于電網(wǎng)作業(yè)中一項極為重要的工作，是電網(wǎng)安全、高效、可靠運行的重要保障。本文主要針對輸電線路巡檢技術(shù)的發(fā)展路線，通過檢索、統(tǒng)計、分析了輸電線路巡檢領(lǐng)域的專利申請，重點梳理了重要申請人、技術(shù)分布等狀況等信息，同時闡述了重點專利的技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)。

關(guān)鍵詞：輸電線路；巡檢；專利分析

一、前言

輸電線路使電力系統(tǒng)的重要組成部分，它的安全可靠運行直接關(guān)系到一個國家經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展。輸電線路由于長期暴露在自然環(huán)境中，不僅要承受正常機(jī)械荷載和電力負(fù)荷的內(nèi)部壓力，還要經(jīng)受污穢、雷擊、強(qiáng)風(fēng)、滑坡、沉陷及鳥害等外界侵害，這些因素會促使線路上各元件的老化，如不及時發(fā)現(xiàn)和清除，就可能發(fā)展成為各種故障，對于電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。因此，輸電線路的巡檢是有效保證輸電線路及其設(shè)備安全的一項基礎(chǔ)工作，通過對輸電線路的巡視檢查來掌握線路運行情況及周圍環(huán)境的變化，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷和危及線路安全的隱患，提出具體檢修意見，以便及時消除缺陷，預(yù)防事故發(fā)生，從而保證輸電線路安全和電力系統(tǒng)穩(wěn)定。

針對輸電線路的巡檢，目前主要有人工巡檢、有人直升機(jī)巡檢和機(jī)器人巡檢三種巡檢模式，根據(jù)地理環(huán)境和桿塔的類型選擇不同的巡檢方式，或使用協(xié)同巡檢模式來實現(xiàn)各種巡檢模式間協(xié)同工作，配合完成輸電線路的巡檢工作。

二、輸電線路巡檢發(fā)展情況及分析

1、專利歷年申請量分析

中國對于輸電線路巡檢的研究起步比較晚，2000年以前對于輸電線路巡檢方面的專利申請較少，從2000年后開始漸漸增加，到了2010年左右，由于人民生活水平的提高以及工業(yè)的快速發(fā)展，人民的用電范圍以及用電量急劇增加，電網(wǎng)的規(guī)模也逐漸增加，人們對輸電線路的巡檢工作也更加重視，從該年開始，關(guān)于輸電線路巡檢的專利申請也就開始了爆發(fā)式的增長。而國外一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家，由于對電力需求較大，對輸電線路的巡檢研究也起步較早，對于該方面的申請時間較早，但國外對該方面每年的申請數(shù)量比較平穩(wěn)。

2、主要專利申請國家

中國國內(nèi)的相關(guān)專利申請量穩(wěn)居世界首位，申請量遠(yuǎn)超日本、美國、德國等發(fā)達(dá)國家。之所以出現(xiàn)這樣的格局，一方面是由于國內(nèi)電力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的需求增大，國家的政策鼓勵研發(fā)，同時，也是因為電網(wǎng)的規(guī)模越來越大，人們和政府對電網(wǎng)的運行安全也越來越重視，對輸電線路的巡檢工作的研究也越來越深入。而外國的專利申請也主要集中在一些用電量較大的發(fā)達(dá)國家。

3、主要專利申請人分析

在中國專利的統(tǒng)計過程中，發(fā)現(xiàn)申請人為國家電網(wǎng)公司的專利申請數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他申請人的申請數(shù)量，約占中國專利的三分之二，而國家電網(wǎng)公司多作為掛名申請人，因此在申請人的統(tǒng)計結(jié)果中排出國家電網(wǎng)公司。國內(nèi)的申請人遍布多種單位主體，既有研究院等研發(fā)機(jī)構(gòu)，還有企業(yè)和高校，可見國內(nèi)該領(lǐng)域的研究主體廣泛，對該領(lǐng)域的研發(fā)有極大的動力。其中，山東魯能智能技術(shù)有限公司這類企業(yè)單位的經(jīng)營范圍包括巡線機(jī)器人的生產(chǎn)和銷售，因此其申請幾乎全部涉及巡線機(jī)器人領(lǐng)域，而華北電力大學(xué)、武漢大學(xué)多以算法、信息技術(shù)等的應(yīng)用和改進(jìn)為主，注重理論研究，電網(wǎng)和電力研究院等的申請則涉及各個方面。外國的申請人主要為日本企業(yè)，可見日本對該方面也作了較多研究。

4、巡檢的類型分析

目前的專利申請文件中，其中涉及無人機(jī)和巡線機(jī)器人改進(jìn)的申請最多，主要是由于載人直升機(jī)的發(fā)展較為完善，且無人機(jī)使用較為廣泛，在大多數(shù)情況下都可以對載人直升機(jī)進(jìn)行替代，因此人們的關(guān)注點多集中在無人機(jī)巡檢領(lǐng)域。涉及人工巡檢的申請主要集中在20世紀(jì)末，近些年來涉及人工巡檢的申請較少。同時，由于無人機(jī)的巡檢管理系統(tǒng)和巡線機(jī)器人的越障裝置可改進(jìn)的內(nèi)容較多，因此涉及無人機(jī)和巡線機(jī)器人的申請占了很大的比重。

三、輸電線路巡檢技術(shù)的專利發(fā)展趨勢

目前關(guān)于機(jī)器人方面的申請數(shù)量占很大比重，而機(jī)器人中的巡線機(jī)器人多涉及結(jié)構(gòu)方面，改進(jìn)點較小，因此，大多做出貢獻(xiàn)的發(fā)明集中在無人機(jī)巡檢領(lǐng)域。此外，隨著技術(shù)的成熟，無人機(jī)將成為輸電網(wǎng)巡線的有效工具，無人機(jī)合理配置資源、提高輸電線路巡檢的優(yōu)點將不斷顯現(xiàn)，人力巡檢和載人直升機(jī)巡檢對無人機(jī)巡檢的替代作用將變得越來越小。

不論是無人機(jī)巡檢方面，還是其他巡檢方面，由于技術(shù)原理已相對較完善，改進(jìn)空間較小。但是隨著信息技術(shù)和人工智能的不斷發(fā)展，將相應(yīng)隨之產(chǎn)生的新產(chǎn)品和新算法等應(yīng)用到巡檢領(lǐng)域?qū)⒊蔀橐粋€主流方向。例如，利用更優(yōu)化的算法使無人機(jī)或巡線機(jī)器人更快、更準(zhǔn)確的尋徑或避障等。此外，巡線機(jī)器人越障結(jié)構(gòu)的類型還比較單調(diào)，機(jī)器人結(jié)構(gòu)還有一定的改進(jìn)空間。人工巡檢的輔助工具方面，可以適應(yīng)性的整合多種功能，使不增加攜帶運輸難度的同時，提高巡檢作業(yè)的安全性、便利性和巡檢效率。

如今，輸電線路巡檢領(lǐng)域和圖像識別領(lǐng)域、人工智能領(lǐng)域、導(dǎo)航領(lǐng)域等的配合十分緊密，我們要時刻關(guān)注其他相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展動態(tài)，將新的、好的技術(shù)應(yīng)用到輸電線路領(lǐng)域中來，使輸電線路的巡檢工作更加安全、準(zhǔn)確和高效。

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