分析輸變電線路巡檢系統(tǒng)的設(shè)計要點

王文軍，黃俊杰，吳建靈，滕彪，葉華

（麗水正陽電力建設(shè)有限公司，浙江 麗水 323000）

在電力企業(yè)中，設(shè)備的巡視檢查是主要的日常工作。做好設(shè)備維護工作，才能保障電力系統(tǒng)的正常運行，保障人民用電安全和用電效率，同時，也使電力企業(yè)獲得更多的經(jīng)濟效益。對輸變電線路進行定時巡檢，能夠及時排查線路中的故障和隱患，保障輸變電線路的安全，對電力企業(yè)有重要意義。然而，傳統(tǒng)的輸變電線路巡檢工作中，線路環(huán)境復雜，巡檢任務繁重，巡檢工作效率比較低下，不能及時發(fā)現(xiàn)線路中的隱患。通過輸變電線路巡檢系統(tǒng)，巡檢人員能夠通過先進的巡檢設(shè)備進行數(shù)據(jù)采集，再對數(shù)據(jù)進行智能化處理，精準定位故障位置，使輸變電線路巡檢工作效率得到有效提升。

1 輸變電線路巡檢系統(tǒng)的設(shè)計原則

1.1 設(shè)計要具有可靠性

在進行輸變電線路巡檢系統(tǒng)的設(shè)計時，要注意系統(tǒng)的可靠性。在設(shè)計時，要從硬件和軟件兩個方面進行考慮，保障計算機、電源和操作系統(tǒng)能夠發(fā)揮應有的作用，讓輸變電線路巡檢系統(tǒng)安全可靠。

1.2 設(shè)計要具有先進性

輸變電技術(shù)的更新發(fā)展要求輸變電巡檢系統(tǒng)不斷進步，運用更加先進的技術(shù)來滿足輸變電巡檢需要。目前，輸變電巡檢系統(tǒng)開始與GIS（地理信息系統(tǒng)）技術(shù)、無人機技術(shù)相結(jié)合，有效提高了輸變電巡檢系統(tǒng)的工作效果。

1.3 設(shè)計要具有擴展性

輸變電巡檢系統(tǒng)設(shè)計應當注意設(shè)計的擴展性。為了使輸變電巡檢系統(tǒng)能夠長久滿足巡檢需求，應為巡檢系統(tǒng)預留足夠的接口，使其能夠增加巡檢區(qū)域，并應用新的巡檢技術(shù)。還要讓輸變電巡檢系統(tǒng)能夠與其他電力部門進行數(shù)據(jù)互通，相互協(xié)調(diào)提高巡檢工作的效果。

2 輸變電線路巡檢系統(tǒng)應用技術(shù)

2.1 航跡姿態(tài)設(shè)置技術(shù)

目前，輸變電巡檢系統(tǒng)設(shè)計中開始應用無人機巡檢技術(shù)。但無人機容易受天氣影響，在惡劣天氣條件下，無人機可能會出現(xiàn)失靈或失準的現(xiàn)象。因此，在進行應用無人機的輸變電巡檢系統(tǒng)設(shè)計時，應當著重注意航跡姿態(tài)的設(shè)計。合理的航跡姿態(tài)設(shè)計能夠讓無人機的飛行受到有效控制，減少天氣對無人機功能的影響，并讓無人機能夠適應多種輸變電線路的巡檢需求，增加無人機巡檢技術(shù)的應用范圍，減少無人機巡檢的安全隱患。航跡姿態(tài)控制技術(shù)主要利用PID控制器配合I-QG控制器實現(xiàn)，讓無人機可以在控制下做出俯仰和翻轉(zhuǎn)等飛行動作。

2.2 控制信號保障技術(shù)

利用無人機進行輸變電線路的巡檢可以檢查到人工檢查難以到達的位置。但是，無人機受到信號的制約，一旦超出信號范圍就會失去控制，不能進行正常的巡檢工作。因此，在進行輸變電線路的巡檢設(shè)計時，要采用一定的技術(shù)保障無人機的信號接收，提高輸變電巡檢工作效率。無人機進入不通視范圍時，要利用中繼點讓無人機接收到控制信號。中繼點的位置設(shè)計要經(jīng)過專業(yè)測算，然后，進行無人機飛行高度的逐點測試對比，使其能夠搜索到中繼點，保障地面巡檢中心對無人機的控制。完成無人機巡檢通視處理后，還要對中繼點進行檢查和計算，檢查其是否能夠滿足巡檢要求。檢查合格后，可以進行后續(xù)的設(shè)置和處理。若檢查結(jié)果不合格，就要重新進行航跡設(shè)計，并重新測算中繼點的位置。

2.3 傳感器數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)技術(shù)

在進行輸變電線路的巡檢時，需要用到多種傳感器進行檢查。這些傳感器的檢查數(shù)據(jù)需要進行整合和分析，協(xié)同判斷輸變電線路的狀態(tài)。要使各傳感器協(xié)同發(fā)揮作用，應當對其進行關(guān)聯(lián)，使其處在相同的時間坐標中，讓各傳感器的時間保持同步。傳感器的時間同步主要利用GPS技術(shù)實現(xiàn)。首先，利用同步控制器對GPS輸出的時間信號和PPS信號進行處理，在掃描儀接收到PPS信號時將秒計數(shù)清零，獲取微秒時間；然后，令相機曝光，把曝光的時間傳輸?shù)娇刂朴嬎銠C，使傳感器時間同步。

2.4 輸變電線路探測技術(shù)

為了使輸變電巡檢工作能夠及時發(fā)現(xiàn)輸變電線路中的問題與隱患，需要為輸變電巡檢系統(tǒng)添加線路探測技術(shù)，使輸變電線路的巡檢更加安全和準確，保障輸變電線路的正常運行。在輸變電巡檢中應用的線路探測技術(shù)主要有圖像檢測技術(shù)、紅外探測技術(shù)和激光雷達探測技術(shù)。

（1）圖像檢測技術(shù)。圖像檢測技術(shù)主要通過無人機實現(xiàn)。檢測用無人機安裝了高清的拍攝設(shè)備，可以對輸變電巡檢位置進行拍攝，并將圖片和視頻文件儲存下來或傳輸?shù)降孛婵刂浦行牡挠嬎銠C中進行分析和處理。地面控制系統(tǒng)可以利用智能識別系統(tǒng)對圖像進行識別，也可以利用人工對圖像進行檢測，判斷圖像中的輸變電線路是否出現(xiàn)故障。無人機應當搭載時下較為先進的攝影設(shè)備，使圖像更加清晰，提高圖像檢測的準確性。利用無人機拍攝輸變電線路可以發(fā)現(xiàn)線路中出現(xiàn)的導線斷股和桿塔變形等問題。

（2）紅外探測技術(shù)。紅外線熱感應技術(shù)能夠?qū)斪冸娋€路進行溫度檢測，發(fā)現(xiàn)輸變電線路中的不正常發(fā)熱點，在線路和接頭的故障檢測上發(fā)揮了重要的作用。

（3）激光雷達探測技術(shù)。利用激光雷達探測技術(shù)掃描輸變電線路走廊，能夠獲得輸變電線路的精確數(shù)據(jù)。將獲取的數(shù)據(jù)與無人機拍攝的高清影像結(jié)合起來，就可以利用相關(guān)軟件系統(tǒng)對輸變電線路進行數(shù)字建模，準確分析線路故障和隱患的位置。

3 輸變電線路巡檢系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

輸變電線路巡檢系統(tǒng)包括服務器和PDA手持設(shè)備，以供電局信息中心為基點將數(shù)據(jù)匯集起來集中處理。對數(shù)據(jù)進行集中處理能夠?qū)崿F(xiàn)輸變電系統(tǒng)的宏觀觀測和調(diào)控，及時準確地對數(shù)據(jù)進行處理，從而保障輸變電線路的安全運行。系統(tǒng)建設(shè)架構(gòu)如圖1所示，其中的數(shù)據(jù)庫形式為MySQL和SQLite。輸變電巡檢系統(tǒng)包括前端巡檢系統(tǒng)和后臺管理系統(tǒng)。

圖1 輸變電巡檢系統(tǒng)架構(gòu)

3.1 輸變電前端巡檢系統(tǒng)

（1）數(shù)據(jù)同步功能。服務器會利用通訊網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)實時傳輸至巡檢人員手持服務器端，實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步。傳感器同步技術(shù)能夠讓信息及時匯總，并將分析信息傳輸至各個終端，讓輸變電線路的巡檢更具時效性。

（2）信息查詢功能。輸變電線路的巡檢人員可以利用手持終端進行信息查詢，確定線路故障和隱患的位置和自己的定位，方面工作人員到達準確的檢修點，節(jié)約了故障定位的時間，提高了輸變電線路巡檢工作效率。手持終端設(shè)備還能夠?qū)崿F(xiàn)臺賬的查詢，讓地面巡檢人員對輸變電線路的情況有更全面的了解。

（3）導航功能。輸變電線路巡檢工作人員可以利用輸變電前端巡檢系統(tǒng)進行定位和導航。導航功能能夠幫助工作人員快速到達工作地點，還能夠幫助無人機制定最佳的巡檢路線。無人機的巡檢路線將會被記錄下來保存在數(shù)據(jù)庫中，后臺通過對比發(fā)現(xiàn)線路的變化，及時進行數(shù)據(jù)更新。

（4）數(shù)據(jù)采集功能。前端巡檢系統(tǒng)利用多種傳感器協(xié)同工作對坐標及圖像數(shù)據(jù)進行采集。輸變電線路巡檢人員利用手持終端設(shè)備設(shè)定需要進行數(shù)據(jù)采集的線路位置，就可以獲得目標檢查點的坐標等多種數(shù)據(jù)，然后，將數(shù)據(jù)傳輸至服務器進行處理，生成圖像或數(shù)字模型，以便對目標點的輸變電線路情況進行具體分析。

3.2 輸變電后臺管理系統(tǒng)

（1）臺賬管理功能。輸變電線路巡檢人員能夠通過臺賬管理功能查詢桿塔和導地線的信息，并能將數(shù)據(jù)導出打印，讓巡檢工作中的數(shù)據(jù)查詢更方便快捷。

（2）缺陷信息管理功能。當前端巡檢系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)輸變電線路的故障或隱患時，后臺管理系統(tǒng)會將輸變電線路的缺陷信息記錄下來，當故障或隱患排除后，才能對缺陷信息進行刪除。若輸變電線路的故障或隱患一直沒有排除，系統(tǒng)會發(fā)出警告，提示工作人員及時檢修。

（3）地圖信息管理功能。輸變電巡檢后臺系統(tǒng)能夠根據(jù)輸變電數(shù)據(jù)信息建立數(shù)字模型，將輸變電線路和線路周圍的環(huán)境顯示在模型中。通過數(shù)字模型，巡檢人員能夠?qū)斪冸娋€路情況和線路所處環(huán)境有更直觀的把握，方便對輸變電線路狀態(tài)進行觀測。

4 結(jié)語

設(shè)計人員在進行輸變電巡檢系統(tǒng)設(shè)計時，要遵從設(shè)計原則，使系統(tǒng)能夠促進巡檢人員的工作。在巡檢系統(tǒng)中，應運用時下較為先進的巡檢技術(shù)，通過技術(shù)提高線路巡檢效果。巡檢后臺系統(tǒng)應當具有強大的數(shù)據(jù)分析和處理功能，對輸變電線路的前端數(shù)據(jù)進行準確分析，讓輸變電線路巡檢工作智能化，方便巡檢人員進行故障排除，保障輸變電線路的安全運行。