輸電線路智能化發(fā)展方向分析

王建軍

摘 要：傳統(tǒng)的輸電線路巡檢方式存在效率低、質(zhì)量差、速度慢等缺陷，將阻礙智能電網(wǎng)的發(fā)展，特別是環(huán)境條件惡劣的區(qū)域，巡線方式更需亟待改進(jìn)。本文對(duì)傳統(tǒng)的巡線方式進(jìn)行了分析，針對(duì)不利因素，闡述了幾種巡線技術(shù)的先進(jìn)性、功能、優(yōu)點(diǎn)，以適應(yīng)不同地理環(huán)境下的電網(wǎng)輸電線路在巡檢中的實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：輸電線路;電網(wǎng);智能化;巡線

在國網(wǎng)公司《統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃綱要》藍(lán)圖規(guī)劃下，以特高壓為骨架的電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)張，長距離跨區(qū)域輸電線路增長迅速，智能輸電、智能調(diào)度規(guī)模與日俱增，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化不斷升級(jí)，這就需要有配套的線路日常運(yùn)行維護(hù)、檢修，故障探測及帶電作業(yè)的先進(jìn)技術(shù)與之相適應(yīng)，傳統(tǒng)的人工巡檢線路方式已難以滿足現(xiàn)代化大電網(wǎng)的發(fā)展要求，迫切需要發(fā)展線路智能巡視技術(shù)，提高輸電線路巡檢質(zhì)量和效率。

一、智能電網(wǎng)的概念及智能化輸電線路的概念

國家電網(wǎng)公司給智能電網(wǎng)下的定義是，以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)為基礎(chǔ)，利用先進(jìn)的通信、信息和控制技術(shù)，構(gòu)建以信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化為特征的統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能化電網(wǎng)。[2]由此可以引出輸電線路智能化即利用先進(jìn)的通信技術(shù)、信息技術(shù)和控制技術(shù)，構(gòu)建出信息化及數(shù)字化、自動(dòng)化和互動(dòng)化為特征的輸電線路。

任何一個(gè)定義都不是絕對(duì)全面和正確的。因?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)正處在發(fā)展階段，很多新發(fā)明創(chuàng)造出來的電力技術(shù)會(huì)在未來被陸續(xù)加入到智能電網(wǎng)的應(yīng)用中，新的管理模式會(huì)在未來逐步被整合進(jìn)電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)營管理中去。智能電網(wǎng)的定義也會(huì)隨著人們對(duì)新技術(shù)的了解和新的管理模式的接受而被持續(xù)更新。

二、智能化輸電線路的特征

1.自檢與自愈能力

（1）具有在線安全穩(wěn)定分析能力，能快速對(duì)自身狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估即自檢。

（2）具有快速反應(yīng)能力，能夠針對(duì)實(shí)際事故狀態(tài)快速動(dòng)作重合閘或切斷故障段，啟動(dòng)備用段線路。

2.防御能力

防御能力是指電網(wǎng)抵御自然災(zāi)害和外力破壞的能力。如：抵御大風(fēng)、雨、雪、霧等惡劣天氣，山洪暴發(fā)、鳥害及人為破壞偷盜鐵塔等。

3.兼容性

（1）兼容保護(hù)裝置、測量設(shè)備、控制盒通信裝置、軟件等。

4.高效、集成

引入先進(jìn)的監(jiān)控技術(shù)，并適時(shí)引入狀態(tài)檢修和需求側(cè)管理，提高線路運(yùn)行效率。實(shí)現(xiàn)監(jiān)視、控制、維護(hù)等的集成，形成閉環(huán)運(yùn)行模式。

5.優(yōu)質(zhì)

為了使電力用戶的電能質(zhì)量能夠得到有效保障，這就需要電力在傳輸過程中損耗小，供電質(zhì)量要高。

三、結(jié)合實(shí)例總結(jié)輸電線路智能化發(fā)展

1.地理信息系統(tǒng)（GIS）

基于GIS技術(shù)的應(yīng)用是建立在GPS、遙感（RS）和激光雷達(dá)掃描（Ls）三大技術(shù)的基礎(chǔ)上，依據(jù)這些技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)二維和三維實(shí)體模型的建立。在三維可視化方面應(yīng)用于線路勘測取得了一定的成果，但是應(yīng)用在輸電線路設(shè)備巡檢方面還存在一定的局限，就是處理得到的圖像的分辨率不夠，雖然采用機(jī)載雷達(dá)掃描可以得到較高分辨率的圖像，但是成本較高并且飛行許可獲取較難。[3]

2.巡線機(jī)器人

人力巡線效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，還受到地理?xiàng)l件限制，開發(fā)研制并使用巡線機(jī)器人是電網(wǎng)發(fā)展的必然?，F(xiàn)在使用中的巡線機(jī)器人主要是由帶檢測儀器（紅外檢測儀、可見光攝像機(jī)）的機(jī)器人沿導(dǎo)線行走，將檢測的信息傳送給地面裝置，進(jìn)行分析處理。但機(jī)器人開發(fā)研制經(jīng)費(fèi)要求較高，使用條件也受天氣等原因的限制，因此還沒有大規(guī)模推廣。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人巡線將逐步取代人工巡線。

3.直升飛機(jī)智能巡檢系統(tǒng)

隨著我國輸電網(wǎng)的快速擴(kuò)張，特別是進(jìn)入無人區(qū)、少人區(qū)的輸電線路越來越多，人工為主的巡線方式已難以滿足電網(wǎng)日益發(fā)展的要求，直升機(jī)巡線已成為國內(nèi)輸電線路巡檢的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，但其運(yùn)行成本較高，且對(duì)天氣條件要求較高，直升機(jī)巡檢作業(yè)自動(dòng)化程度不高，沒有專業(yè)的機(jī)載系統(tǒng)作支持，所有設(shè)備全部依靠手工操作，數(shù)據(jù)漏檢較多。在巡視過程中對(duì)線路下方農(nóng)作物等有一些損害，目前直升機(jī)巡線還不能完全取代人工巡視。

4.無人機(jī)巡視

無人機(jī)是一種由無線電遙控設(shè)備或自身程序控制裝置操縱的無人駕駛飛行器。利用無人飛機(jī)進(jìn)行輸電線路巡視研究需要跨多個(gè)高技術(shù)專業(yè)，研究深度和水平要求較高，是一項(xiàng)剛剛起步的新技術(shù)，目前已在華中電網(wǎng)、南方電網(wǎng)試點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)用。與常規(guī)人工巡視方法相比較，此項(xiàng)技術(shù)更為先進(jìn)有效，可以成為保障線路安全運(yùn)行的一種新的經(jīng)濟(jì)可行手段。由于無人機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，可以進(jìn)行遙測數(shù)據(jù)控制、地理匹配控制、GPS衛(wèi)星電位控制，控制操作過程簡單可靠、運(yùn)行穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)性能高（一般無人飛機(jī)工作成本是有人飛機(jī)的十分之一左右），不受氣候的影響，續(xù)航能力長，速度快（是人力的10倍以上），速率、效率是機(jī)器人巡線的數(shù)十倍。利用無人飛機(jī)巡線，可以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低高壓輸電線路的運(yùn)行維護(hù)成本，現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)無人飛機(jī)代替有人飛機(jī)進(jìn)行各種工作的情況。無人機(jī)巡線必將成為一種快速、高效、大有發(fā)展前途的巡線方式。[4]

5.輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)

輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)有：輸電線路覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)、輸電線路遠(yuǎn)程視頻在線監(jiān)測系統(tǒng)、輸電線路微氣象在線監(jiān)測系統(tǒng)、輸電線路風(fēng)偏（舞動(dòng)、弧垂）在線監(jiān)測、輸電線路桿塔傾斜在線監(jiān)測系統(tǒng)、輸電線路導(dǎo)線（金具）溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)等。

輸電線路檢查主要依靠運(yùn)行維護(hù)人員周期性巡視，雖能發(fā)現(xiàn)設(shè)備的一些隱患，但由于本身的局限性，缺乏對(duì)特殊環(huán)境和氣候的檢測，在巡視周期真空期也不能及時(shí)掌握線路走廊微妙變化，極易在下一個(gè)巡視未到之前由于缺乏監(jiān)測發(fā)生線路事故。而在線監(jiān)測系統(tǒng)可以彌補(bǔ)這一缺陷。輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)（OMDS）通過各種探測器探測到輸電線的溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、泄漏電流、覆冰狀況、視頻圖像或圖片等數(shù)字化信息，通過GPRS/CDMA通道，上傳到特高壓輸電線路狀態(tài)在線監(jiān)測監(jiān)視中心，同時(shí)可通過內(nèi)部網(wǎng)登錄各種內(nèi)部管理系統(tǒng)和調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。監(jiān)控中心設(shè)有LCD拼接大屏幕系統(tǒng)，各種在線監(jiān)測數(shù)據(jù)、圖象、視頻和搶修車輛位置等信息能直觀顯示在大屏幕上，使監(jiān)控人員能及時(shí)監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行情況，準(zhǔn)確判斷設(shè)備狀態(tài)和現(xiàn)場情況，指揮車輛和專業(yè)人員處理各種輸電線路的檢修和搶修工作。[5]

輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性監(jiān)測、全天候作業(yè)及預(yù)測性分析是智能化輸電線路的一部分，是實(shí)現(xiàn)“無人自動(dòng)運(yùn)檢輸電線路”的重要組成部分。“無人自動(dòng)運(yùn)檢輸電線路”即通過各種信息、通信、控制技術(shù)，合理利用輸電線路實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及時(shí)發(fā)現(xiàn)預(yù)測線路故障，最后通過輸電線路的自愈能力排除故障的智能化系統(tǒng)。

總之，輸電線路智能化是在傳統(tǒng)輸電線路的基礎(chǔ)上，將電力技術(shù)與現(xiàn)代高科技高度融合，形成的電網(wǎng)自動(dòng)化及互動(dòng)化、信息化和數(shù)字化的“無人自動(dòng)運(yùn)檢輸電線路網(wǎng)”。要實(shí)現(xiàn)輸電線路的智能化需要面臨很多挑戰(zhàn)，它是電力部門和全社會(huì)各相關(guān)行業(yè)的融合，是傳統(tǒng)電網(wǎng)和現(xiàn)代高科技的融合，是多種目標(biāo)的優(yōu)化綜合，是需要全社會(huì)的參與才能完成的事業(yè)。輸電線路智能化是電力系統(tǒng)發(fā)展的歷史必然，研究輸電線路智能化的發(fā)展方向尤為重要，對(duì)能否實(shí)現(xiàn)整個(gè)電網(wǎng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行有著重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉振亞.智能電網(wǎng)技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2010.

[2]劉振亞.智能電網(wǎng)知識(shí)讀本[M].北京：中國電力出版社，2010.

[3]申曉留，周長玉，雷瓊.全球定位系統(tǒng)（GPS）在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代電力，2003，20（6）：74-78.