智能輸電線路對(duì)傳統(tǒng)運(yùn)維效率提升的影響研究

崔孟陽(yáng) 王宇昕 李琪 崔佳靜

摘要：對(duì)于輸電線路而言，科學(xué)應(yīng)用智能技術(shù)開(kāi)展巡檢工作，不但可以使整體工作質(zhì)量與成效得到有效提高，降低巡檢環(huán)節(jié)的資金成本，還可以保證電力線路檢修工作的參考依據(jù)具備有效性，使相關(guān)操作人員的生命安全得到切實(shí)的保障，進(jìn)而憑借智能技術(shù)完成準(zhǔn)確、大范圍的電力線路的巡檢項(xiàng)目。

關(guān)鍵詞：智能輸電線路;傳統(tǒng)運(yùn)維效率;影響

智能輸電線路是在堅(jiān)實(shí)可靠的傳統(tǒng)輸電線路的基礎(chǔ)上結(jié)合人工智能、檢測(cè)傳感、數(shù)據(jù)融合、信息通信等先進(jìn)技術(shù)，使數(shù)據(jù)傳輸更加高效可靠，運(yùn)行維護(hù)效率提高。本文通過(guò)研究分析智能輸電線路所采用的高新技術(shù)并與傳統(tǒng)輸電線路相比較，以此來(lái)分析智能輸電線路的優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)而分析出高新技術(shù)的融合是如何影響輸電線路的傳統(tǒng)運(yùn)維效率。

1我國(guó)智能輸電線路發(fā)展情況

1.1智能建模

智能建模技術(shù)采用三維模型“激光點(diǎn)云”和“逆向參數(shù)化建?！钡燃夹g(shù)，將輸電線路的設(shè)備信息、環(huán)境信息、作業(yè)信息等進(jìn)行總結(jié)，形成輸電線路信息門戶和操作臺(tái)。實(shí)現(xiàn)數(shù)目預(yù)測(cè)生長(zhǎng)，河流預(yù)測(cè)流向等模擬預(yù)警，使電網(wǎng)分布更加合理化，避開(kāi)可預(yù)測(cè)的危險(xiǎn)。全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院將大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)、云平臺(tái)等先進(jìn)科技技術(shù)與電力監(jiān)測(cè)預(yù)警響應(yīng)相融合，開(kāi)發(fā)了電網(wǎng)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、電力智慧應(yīng)急預(yù)案系統(tǒng)和電力應(yīng)急大數(shù)據(jù)指揮決策平臺(tái)，對(duì)不合理輸電線路進(jìn)行安全預(yù)警，提高輸電線路的設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)管控力度，應(yīng)急操作響應(yīng)速度。

1.2無(wú)人機(jī)巡檢技術(shù)

目前我國(guó)電網(wǎng)規(guī)模已居世界首位，架空輸電線路巡檢是保證我國(guó)輸電線路安全運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)手段。我國(guó)特高壓線路桿塔一般高達(dá)50m以上，人工檢測(cè)變得很難準(zhǔn)確識(shí)別故障。這就需要一個(gè)合理的智能巡檢方法，目前我國(guó)架空輸電線路巡檢的重要手段是依靠無(wú)人機(jī)，人工操作巡檢，減小了巡檢危險(xiǎn)性，遠(yuǎn)程操控?zé)o人機(jī)代替巡檢人員到惡劣環(huán)境下進(jìn)行巡檢，但此方法依然依靠人為主觀判斷，隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)開(kāi)始研制能夠自動(dòng)判斷線路故障的巡檢無(wú)人機(jī)，不過(guò)數(shù)據(jù)分析、圖像識(shí)別仍然需要極大的分析做支撐，研究人員還正在努力將算法輕量化。在圍繞電力線路開(kāi)展巡檢工作的過(guò)程中，科學(xué)運(yùn)用智能無(wú)人機(jī)裝置，以確保無(wú)人機(jī)實(shí)施成效為目標(biāo)，使智能無(wú)人機(jī)的應(yīng)用作用得到最大程度的體現(xiàn)，需要在實(shí)施過(guò)程前完成預(yù)備工作。首先必須對(duì)合適起飛與下降的地點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查，規(guī)避鬧市等繁復(fù)地區(qū)并和人群保留特定的距離，同時(shí)在保障無(wú)人機(jī)裝置安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上開(kāi)展巡檢工作。另外，無(wú)人機(jī)裝置在飛行過(guò)程中，遙控信號(hào)很可能會(huì)遭受高層建筑以及山脈等物體的阻礙。所以，務(wù)必關(guān)注無(wú)人機(jī)的飛行高度，應(yīng)當(dāng)在進(jìn)入起飛環(huán)節(jié)之前，優(yōu)先圍繞巡檢地區(qū)內(nèi)的高層物體開(kāi)展環(huán)境勘察，同時(shí)把智能無(wú)人機(jī)裝置的飛行高度調(diào)整在障礙物上方2.5～5m之間。

1.3智能圖像分析

我國(guó)國(guó)家電網(wǎng)研發(fā)出一套輸電線路巡視圖像智能分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)旊娋€路中的絕緣子爆裂、鳥(niǎo)巢、線夾傾斜等典型故障的識(shí)別率高達(dá)94%以上，同時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行效率是傳統(tǒng)人工的3～5倍，技術(shù)性能總體達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，部分技術(shù)指標(biāo)國(guó)際領(lǐng)先，目前該技術(shù)已在全國(guó)27個(gè)省試點(diǎn)應(yīng)用。

1.4分布式智能感知與物聯(lián)接入系統(tǒng)

分布式智能感知與物聯(lián)接入系統(tǒng)只有路由器大小，但能夠接入線路塔周邊的所有感知終端。原本我國(guó)故障檢測(cè)傳感系統(tǒng)雖然大量應(yīng)用，但系統(tǒng)之間不能互相融合，每個(gè)感知終端都需要單獨(dú)的匯聚裝置進(jìn)行匯聚，效率較低。而新興的分布式智能感知與物聯(lián)接入系統(tǒng)能夠?qū)⑤旊娋€路進(jìn)行在線全景監(jiān)測(cè)，大大降低了維護(hù)難度，簡(jiǎn)化操作流程，將所有數(shù)據(jù)匯集到一臺(tái)主機(jī)進(jìn)行分析評(píng)估，一旦出現(xiàn)“異?！薄叭毕荨钡冉Y(jié)果，系統(tǒng)會(huì)第一時(shí)間告警。根據(jù)廣東電網(wǎng)發(fā)布的相關(guān)文件，廣東省正在加強(qiáng)智能能源工程的發(fā)展，明確指出分布式智能感知與物聯(lián)接入系統(tǒng)的重要性，未來(lái)會(huì)加大對(duì)智能輸電線路的投資，爭(zhēng)取全網(wǎng)提升數(shù)字智能化和自動(dòng)化水平，旨在建設(shè)全國(guó)領(lǐng)先的智能輸電線路體系。

1.5衛(wèi)星寬帶通信技術(shù)

衛(wèi)星寬帶通信也稱多媒體衛(wèi)星通信，指的是通過(guò)衛(wèi)星進(jìn)行語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像的處理和傳送。目前我國(guó)衛(wèi)星通信技術(shù)日漸完善，鏈路通信成本與傳輸距離無(wú)關(guān)，衛(wèi)星通信不受地理位置、天氣情況的影響，可以在偏遠(yuǎn)地區(qū)以及設(shè)備條件較差的農(nóng)村地區(qū)獨(dú)立運(yùn)行?，F(xiàn)已被廣泛應(yīng)用到智能輸電線路中，可以很好地滿足需要高速交互的業(yè)務(wù)。

2傳統(tǒng)運(yùn)維效率提升

2.1建設(shè)成果顯著提升故障排除速率

智能輸電線路的發(fā)展和投運(yùn)，使我國(guó)實(shí)現(xiàn)故障停運(yùn)率保持0次/百公里，施工人員違章等事故接近于零。充分利用人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)在線監(jiān)測(cè)線路故障、精準(zhǔn)定位故障所在地，對(duì)故障數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)化分析，避免人工匯集數(shù)據(jù)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，大量節(jié)省了操作人員時(shí)間，使線路故障能夠在第一時(shí)間被處理。運(yùn)維人員可以專注于分析其他工作，進(jìn)一步提升我國(guó)智能輸電線路的發(fā)展速度和可靠性。

2.2建設(shè)成果提升防外破水平

2019年4月3日，某省大道施工現(xiàn)場(chǎng)召開(kāi)防范施工外力破壞工作會(huì)議，會(huì)議介紹了防外破的主要措施，包括提高防范意識(shí)、明確責(zé)任人、預(yù)計(jì)引入防外破智能監(jiān)測(cè)終端應(yīng)用等。該應(yīng)用能夠通過(guò)高壓導(dǎo)線感應(yīng)取電，利用高清攝像頭監(jiān)控通道內(nèi)情況，對(duì)采集到的圖像進(jìn)行智能識(shí)別，該終端能夠在極短時(shí)間內(nèi)檢測(cè)輸電線路線下施工作業(yè)破壞等故障，利用110dB的聲音報(bào)警第一時(shí)間通知相關(guān)操作員，極大水平的提高了防止輸電線路外部破壞的水平，充分保障電網(wǎng)的可靠運(yùn)行。

2.3動(dòng)態(tài)增容設(shè)備提升導(dǎo)線容量

近幾年我國(guó)用電負(fù)荷逐年攀升，導(dǎo)致一些老舊的電線已經(jīng)不足以負(fù)荷高強(qiáng)度的用電需求，傳統(tǒng)方式只能人為更換大容量導(dǎo)線，但此方法耗時(shí)、工程量巨大、對(duì)維修人員要求極高并且多數(shù)電線路桿不能滿足需求需要升級(jí)，多年以來(lái)，雖取得一部分成效，但速度極慢。但通過(guò)動(dòng)態(tài)增容的方式，能將輸送容量提高30%，而此方式僅僅需要安裝動(dòng)態(tài)增容裝置就能夠?qū)崟r(shí)確定輸送限額，提高輸送容量，緩解電力建設(shè)壓力。

2.4人工操作無(wú)人機(jī)提高效率

無(wú)人機(jī)如今被廣泛應(yīng)用到各處高架空輸電線路，操作員僅需操控?zé)o人機(jī)對(duì)線路進(jìn)行巡檢即可發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，極大提高巡檢效率，對(duì)部分漂浮物所引發(fā)的問(wèn)題，僅需無(wú)人機(jī)即可處理，不僅不需要電路停電，還大大節(jié)約了處理時(shí)間，僅需15～20min便可恢復(fù)如常。

2.5機(jī)器人巡檢

機(jī)器人巡檢可以對(duì)山體等地形復(fù)雜地區(qū)進(jìn)行巡檢，人工巡檢復(fù)雜地形有時(shí)需要經(jīng)過(guò)溝壑、沼澤，甚至還要面臨高反等困難，機(jī)器人巡檢可以解放人工，該機(jī)器人僅需在控制基站下達(dá)指令，它便會(huì)開(kāi)始巡視，基桿塔間僅耗時(shí)45min，是人工效率的6倍以上，電力充足時(shí)能夠連續(xù)巡視10km，在太陽(yáng)能基站進(jìn)行補(bǔ)給便可繼續(xù)巡檢，經(jīng)過(guò)多次升級(jí)，該機(jī)器人已經(jīng)可以將之前30d的巡檢周期縮短至10d，預(yù)計(jì)未來(lái)兩到三年便可全面進(jìn)行使用。我國(guó)某公司已研發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)式室外輪式巡檢機(jī)器人智能巡檢機(jī)器人系列產(chǎn)品，具有異常溫升檢測(cè)、設(shè)備狀態(tài)識(shí)別、室外環(huán)境監(jiān)控檢測(cè)等功能，可實(shí)現(xiàn)全天候、全自主、全方位智能巡檢。

3結(jié)語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)的智能輸電線路比之傳統(tǒng)輸電線路有很大的優(yōu)勢(shì)，不僅大量節(jié)約了人力，培養(yǎng)專業(yè)人才比以往變得更容易，在數(shù)據(jù)處理方面也更加高效，處理精度逐步提高。目前我國(guó)相關(guān)電力部門已經(jīng)將工作重心轉(zhuǎn)移到了智能輸電線路建設(shè)中來(lái)，我國(guó)多個(gè)企業(yè)都致力于研究自動(dòng)化的巡檢系統(tǒng)，越來(lái)越多的技術(shù)支持能夠看出智能輸電線路對(duì)運(yùn)維效力的提升有很大助力，如智能巡檢系統(tǒng)、線路災(zāi)害預(yù)警等技術(shù)的發(fā)展無(wú)疑能夠有效提高我國(guó)輸電線路的運(yùn)維效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]李文貴.輸電線路智能化運(yùn)行維護(hù)技術(shù)要點(diǎn)探究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017（23）.198

[2]丁鵬.輸電線路智能化運(yùn)行維護(hù)技術(shù)的分析[J]，2018（21）.165

[3]張斌.輸電線路智能化運(yùn)行維護(hù)技術(shù)分析[J].通信電源技術(shù)，2018（12）：247-248