輸電線路可視化運(yùn)行系統(tǒng)應(yīng)用研究

戴榮璨 顧志偉

國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司興化市供電分公司 江蘇 泰州 225700

引言

輸電線路因?yàn)楦采w區(qū)域廣且傳輸距離長(zhǎng)，無(wú)論是在建設(shè)期間還是建設(shè)完成以后，不可避免會(huì)受到自然因素或人為因素的干擾。因此輸電線路的鐵塔位置需要安裝可視化設(shè)備，工作人員通過(guò)信后臺(tái)即可了解通道內(nèi)施工情況、輸電線路附近的樹(shù)木情況，同時(shí)也能監(jiān)測(cè)到是否出現(xiàn)線下釣魚(yú)等現(xiàn)象，并可將實(shí)時(shí)情況通過(guò)工單反饋給后臺(tái)人員，對(duì)于線路通道內(nèi)出現(xiàn)的異常情況，也可及時(shí)制定處理方案，做到快速應(yīng)急響應(yīng)，在與各類傳感器聯(lián)動(dòng)的情況下，可以拓寬其應(yīng)用場(chǎng)景，所以說(shuō)輸電線路可視化系統(tǒng)，有很大的應(yīng)用前景。

1 運(yùn)用輸電線路可視化系統(tǒng)的意義

第一，因?yàn)殡娋W(wǎng)處于快速發(fā)展的階段，所以輸電線路也呈現(xiàn)每年遞增的現(xiàn)象，由于其桿塔所處環(huán)境較為復(fù)雜，有可能會(huì)出現(xiàn)森林區(qū)，也有可能會(huì)出現(xiàn)污穢區(qū)。不少輸電線路設(shè)備可能會(huì)受到氣象及建筑的影響，導(dǎo)致不少電力企業(yè)在線路巡視及維護(hù)工作上投入了相當(dāng)多的成本，但并沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的效果，因此電力企業(yè)需要更為先進(jìn)的可視化運(yùn)行系統(tǒng)，方能提高工作效率。

第二，輸電線路可視化運(yùn)行系統(tǒng)，就是能夠?qū)⒌匦蔚孛布拜旊娋€路的桿塔等地理信息，以及所有的氣象信息和設(shè)備在運(yùn)營(yíng)中可能會(huì)出現(xiàn)的隱患、輸電線路維修的實(shí)際情況、輸電線路在運(yùn)行過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)的隱患，全部都能夠錄入到同一個(gè)系統(tǒng)。而且該系統(tǒng)還具有預(yù)警、全程監(jiān)督、數(shù)據(jù)查詢等系列功能，也可將最直觀的信息投射到電子屏幕，能夠方便作業(yè)人員及管理人員及時(shí)溝通?，F(xiàn)如今輸電線路運(yùn)營(yíng)將從傳統(tǒng)的粗放型運(yùn)營(yíng)，轉(zhuǎn)為現(xiàn)代化的精益型運(yùn)營(yíng)。該系統(tǒng)在提高作業(yè)人員工作效率的同時(shí)，也可降低人力支出及維修的成本。

2 可視化運(yùn)行系統(tǒng)的工作原理

可視化運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)是將VR和GIS兩種技術(shù)融入其中，能夠有效解決傳統(tǒng)輸電線路在管理中存在的不足之處。GIS的特點(diǎn)在于，能夠?qū)⑤旊娋€路在運(yùn)營(yíng)當(dāng)中所需要的數(shù)據(jù)及地理信息進(jìn)行統(tǒng)合，然后分析數(shù)據(jù)是否出現(xiàn)異常。該技術(shù)還可以將覆蓋的輸電線路通過(guò)圖形進(jìn)行直觀展示，并能夠?qū)旊娋€路網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效分析，督促工作人員在進(jìn)行輸電線路巡檢期間，及時(shí)關(guān)注可能會(huì)出現(xiàn)的隱患。而VR技術(shù)是通過(guò)信息技術(shù)及人機(jī)交換等技術(shù)的基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)換而來(lái)，管理人員可以利用虛擬技術(shù)，及時(shí)追蹤輸電線路周圍環(huán)境及空間布局，也可以直觀地為客戶展示輸電線路的實(shí)際運(yùn)營(yíng)情況。GIS及VR系統(tǒng)有各自獨(dú)立的功能，而兩者需要交互使用時(shí)，后臺(tái)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出接口，可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)或者是發(fā)出對(duì)應(yīng)指令。

3 傳統(tǒng)輸電線路巡檢面臨的困境

3.1 遠(yuǎn)程巡檢方面

電力企業(yè)需要定時(shí)對(duì)輸電線路進(jìn)行遠(yuǎn)程檢查，但在實(shí)際工作期間會(huì)遇到以下幾點(diǎn)問(wèn)題：

3.1.1 檢查次數(shù)頻繁。而主要原因是科學(xué)技術(shù)水平的提高，所以輸電線路的覆蓋區(qū)域也越來(lái)越廣，但隨之帶來(lái)的是作業(yè)環(huán)境也越來(lái)越復(fù)雜。但電力公司配備的視察員人數(shù)不足，因此視察人員的工作量也在逐年遞增。

3.1.2 視察期間存在安全隱患。某些輸電線路因?yàn)榈靥庉^為惡劣的露天環(huán)境及交通并不發(fā)達(dá)的無(wú)人區(qū)，并且需要檢查的輸電線路較長(zhǎng)，所以說(shuō)工作人員檢查時(shí)間也隨之延長(zhǎng)。如果工作期間出現(xiàn)安全事故，可能無(wú)法第一時(shí)間了解具體情況。

3.1.3設(shè)備故障問(wèn)題。檢查員通過(guò)遠(yuǎn)程對(duì)輸電線路進(jìn)行檢查時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)傳輸故障，但因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有其他工作人員，因此檢查員無(wú)法準(zhǔn)確判斷故障原因，因此不能夠及時(shí)解決問(wèn)題，最終輸電線路的穩(wěn)定性以及可靠性會(huì)受到影響。

3.2 巡檢記錄方面

檢查人員在進(jìn)行遠(yuǎn)程檢查時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)登記時(shí)間與檢查時(shí)間不相符的情況，這一情況產(chǎn)生的主要原因是，檢查人員的專業(yè)水平較低且沒(méi)有養(yǎng)成及時(shí)登記的習(xí)慣。同時(shí)檢查員工作期間并沒(méi)有記錄輸電線路接入時(shí)的現(xiàn)象，而是在工作結(jié)束以后再報(bào)告，上述行為并不符合檢驗(yàn)流程標(biāo)準(zhǔn)。

雖然說(shuō)供電企業(yè)涉及的技術(shù)正在不斷創(chuàng)新當(dāng)中，各種信息技術(shù)幾乎已經(jīng)普及到全國(guó)的供電企業(yè)，但是在實(shí)際工作中能夠了解到，不少電力公司并沒(méi)有將前沿技術(shù)和遠(yuǎn)程試驗(yàn)相統(tǒng)一，而且不少供電企業(yè)的巡檢設(shè)備會(huì)存在以下缺點(diǎn)[1]：①巡檢設(shè)備不能準(zhǔn)確記錄輸電線路在發(fā)生故障時(shí)產(chǎn)生的變化，需要工作人員手動(dòng)登記、匯總?cè)缓笤賲R報(bào)，導(dǎo)致工作效率受到影響。②部分巡檢設(shè)備不能提高巡檢質(zhì)量及效率的主要原因，可能是不能適應(yīng)惡劣的露天環(huán)境，也有可能是工作人員在遠(yuǎn)程檢查未連接成功，但沒(méi)有及時(shí)上報(bào)。

3.3 人力成本

傳統(tǒng)輸電線路的維修及保養(yǎng)工作，需要大量工作人員的參與，但并沒(méi)有科學(xué)的手段能夠全程監(jiān)督。因此輸電線路在發(fā)生問(wèn)題以后，無(wú)法第一時(shí)間監(jiān)測(cè)到，只能是人工巡檢的時(shí)候才會(huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題根源。同時(shí)供電企業(yè)使用大量的人力，投入到輸電線路維護(hù)當(dāng)中，不僅會(huì)出現(xiàn)工作難度及工作強(qiáng)度的增加，還會(huì)出現(xiàn)成本逐年增高的情況。而且單純靠人力進(jìn)行輸電線路的維護(hù)，還有可能會(huì)出現(xiàn)安全隱患，以及出現(xiàn)安全隱患并沒(méi)有及時(shí)察覺(jué)的現(xiàn)象。并且作業(yè)人員在對(duì)輸電線路進(jìn)行維修時(shí)，后臺(tái)的管理人員無(wú)法了解作業(yè)人員的工作狀態(tài)，只能根據(jù)巡檢記錄了解最終的檢修情況。

所以說(shuō)目前的巡檢方式已經(jīng)不能夠滿足輸電線路的維護(hù)需求及日常管理工作，面對(duì)科學(xué)技術(shù)水平日益提升的今天，需要全新的現(xiàn)代化管理模式，加入到輸電線路的維護(hù)工作中。

4 輸電線路可視化運(yùn)行系統(tǒng)應(yīng)用研究

4.1 地理信息可視化

可視化運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)能夠?qū)⒂?jì)算機(jī)技術(shù)、三維立體技術(shù)、數(shù)據(jù)分析及GPS系統(tǒng)相結(jié)合，對(duì)于輸電線路周圍的樹(shù)木情況、通道施工情況都可在后臺(tái)全程監(jiān)測(cè)，部分輸電線路橫穿河流區(qū)域，可能會(huì)出現(xiàn)線下釣魚(yú)的現(xiàn)象，可視化設(shè)備也可及時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)設(shè)置警示牌，防止出現(xiàn)安全事故。而且可視化運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)對(duì)于采集的地理信息能夠進(jìn)行有效分析，為電力企業(yè)的高效運(yùn)營(yíng)奠定良好基礎(chǔ)?？梢暬\(yùn)營(yíng)系統(tǒng)的應(yīng)用效果展現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

4.1.1 管理人員在后臺(tái)通過(guò)系統(tǒng)能夠觀察到每條線路的主干以及分支，對(duì)于每一個(gè)連接點(diǎn)都能夠清晰展示，方便管理人員了解輸電的方向。在系統(tǒng)中也可觀察到電塔所處位置，以及輸電線路途經(jīng)方向是否會(huì)出現(xiàn)明顯的標(biāo)志物。例如：部分輸電線路在途經(jīng)鄉(xiāng)鎮(zhèn)期間，可能會(huì)有橋梁、河流、公交線路等地貌特征，工作人員在進(jìn)行遠(yuǎn)程巡檢期間，只需要點(diǎn)擊地貌標(biāo)志物，就可了解線路的具體應(yīng)用情況以及電壓配送級(jí)別和具體輸電線路的長(zhǎng)度，也可通過(guò)后臺(tái)了解到電力容量是否合適、電力企業(yè)安裝的電塔數(shù)量是否合適。而其中最重要的是，系統(tǒng)在運(yùn)營(yíng)期間能夠清晰展示每條輸電線路巡檢的時(shí)間及維修時(shí)間。

4.1.2 巡檢人員如果想對(duì)特定的桿塔進(jìn)行巡檢，可以點(diǎn)擊所要巡檢的目標(biāo)，然后通過(guò)三維立體技術(shù)，能夠多角度地觀察桿塔的實(shí)際運(yùn)營(yíng)情況，也可在后臺(tái)了解燈塔的高度及周圍所配備的設(shè)備，同時(shí)桿塔的結(jié)構(gòu)、高度和所屬位置也可監(jiān)測(cè)到。巡檢人員還可以利用系統(tǒng)在數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，使用移動(dòng)通信或者是無(wú)線通信等技術(shù)和該區(qū)域的工作人員進(jìn)行有效溝通，也可將有用的信息及資源進(jìn)行共享，提高管理人員的日常工作效率。

4.1.3 可視化運(yùn)行系統(tǒng)能夠監(jiān)測(cè)到線路途經(jīng)區(qū)域會(huì)出現(xiàn)的建筑物、河流及煤礦等具特點(diǎn)的標(biāo)志物，而后期供電企業(yè)及電力人員在進(jìn)行線路改造或者是鋪設(shè)新線路期間，只需要點(diǎn)擊所屬區(qū)域，就能準(zhǔn)確了解到對(duì)應(yīng)的信息，從而提高了后期的工作效率。

4.1.4 可視化運(yùn)行系統(tǒng)能夠全程監(jiān)督施工范圍內(nèi)的監(jiān)測(cè)設(shè)備，是否處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，也可通過(guò)后臺(tái)了解電網(wǎng)及桿塔是否可以正常供電。

4.1.5 該系統(tǒng)能夠清晰展示線路所經(jīng)城鄉(xiāng)的居民數(shù)量，以及每條線路是否分配了維護(hù)人員，也可了解到設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。

4.2 氣象信息可視化

可視化運(yùn)行系統(tǒng)能夠?qū)⑤旊娋€路所處區(qū)域的風(fēng)速、桿塔傾斜程度對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行連接，根據(jù)監(jiān)測(cè)設(shè)備傳輸?shù)膶?shí)時(shí)數(shù)據(jù)，可以了解電網(wǎng)所屬區(qū)域的氣象信息。如果氣象信息已經(jīng)超出預(yù)先設(shè)置的數(shù)據(jù)，可視化運(yùn)行系統(tǒng)則會(huì)發(fā)出預(yù)警。后臺(tái)管理人員能夠及時(shí)觀察設(shè)備是否出現(xiàn)異常，也能夠及時(shí)排查是否會(huì)有險(xiǎn)情[2]。

工作人員在可視化運(yùn)行系統(tǒng)的幫助下，無(wú)須前往現(xiàn)場(chǎng)巡檢，只需要在室內(nèi)就可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到惡劣天氣下，某區(qū)域的線路是否會(huì)出現(xiàn)擺動(dòng)，風(fēng)速較強(qiáng)是否會(huì)影響輸電線路的正常供電。而且在經(jīng)過(guò)雨雪或者是雷電等氣象信息后，也可知曉輸電線路的溫度及濕度是否已經(jīng)超過(guò)預(yù)先設(shè)置的數(shù)據(jù)，為后期的搶修奠定良好基礎(chǔ)。

4.3 運(yùn)行狀態(tài)可視化

利用可視化運(yùn)行系統(tǒng)能夠直觀反映電網(wǎng)線路運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)將線路歷年維護(hù)數(shù)據(jù)均存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫(kù)中，為線路及其附屬設(shè)備檢修提供可靠的參考依據(jù)。例如：電力人員可借助該系統(tǒng)快速查詢出目標(biāo)電網(wǎng)或是單獨(dú)線路的故障情況、所屬分類、維修人員和部分、檢修措施等內(nèi)容，并與企業(yè)內(nèi)部人員實(shí)現(xiàn)資源共享，從而快速制定各種突發(fā)應(yīng)急預(yù)案，及時(shí)完成線路搶修工作，提高日常線路維修準(zhǔn)確性。為了進(jìn)一步提高線路運(yùn)行管理效率，還可借助不同的色彩區(qū)分線路不同的運(yùn)行狀態(tài)，例如：

如果線路屬于正常運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，基本可以排除故障，所以后臺(tái)系統(tǒng)電線桿路處于綠色，根據(jù)實(shí)際運(yùn)營(yíng)結(jié)果能夠了解到，可視化運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)的故障排除率已經(jīng)超過(guò)98%。當(dāng)后臺(tái)可視化系統(tǒng)的電線桿路是黃色，基本可以判定運(yùn)行狀態(tài)良好，而故障排除率是80%左右。但如果是紅色，代表運(yùn)行狀態(tài)較差，故障排除率在30%，代表可能會(huì)存在安全隱患。所以供電企業(yè)需要立即安排搶修人員進(jìn)行巡視，而管理人員需要監(jiān)測(cè)輸電線路的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，制定最優(yōu)化的解決方案。

4.4 巡檢狀態(tài)可視化

后臺(tái)管理人員以及巡檢人員需要及時(shí)了解設(shè)備及線路的健康情況，同時(shí)也要了解設(shè)備的使用年限，以及線路歷年會(huì)出現(xiàn)故障的點(diǎn)，利用后臺(tái)的可視化運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行合理的分析。

管理人員可以根據(jù)電網(wǎng)線路的顏色安排合理的維修方案，如果是紅色則要安排檢修人員對(duì)故障區(qū)域進(jìn)行搶修。

電力企業(yè)可以為檢修人員配備GPS設(shè)備，方便后臺(tái)管理人員了解檢修人員的工作流程，而且管理人員通過(guò)GPS設(shè)備也可了解作業(yè)人員在巡檢期間，是否遵守各項(xiàng)規(guī)章制度，防止疏于管理而埋下安全隱患[3]。而且通過(guò)GPS設(shè)備也可了解檢修人員的工作質(zhì)量，提高維修及檢查的工作效率。

5 可視化運(yùn)行系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)如今各行各業(yè)已經(jīng)逐漸在推廣使用無(wú)人機(jī)，以及量子計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代化技術(shù)，所以說(shuō)輸電線路的運(yùn)行及管理需要更加自動(dòng)化及智能化?，F(xiàn)如今大部分電力企業(yè)已經(jīng)利用無(wú)人機(jī)代替人工巡檢，在實(shí)際工作中，無(wú)人機(jī)巡檢提高了工作質(zhì)量及工作效率，相信在不久的將來(lái)，可以利用現(xiàn)代化技術(shù)全天候監(jiān)測(cè)到輸電線路的運(yùn)行狀態(tài)，而輸電線路的管理水平也會(huì)逐漸提高。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響之下，各省市的電網(wǎng)企業(yè)已經(jīng)加快數(shù)據(jù)平臺(tái)的建設(shè)，通過(guò)可視化運(yùn)行系統(tǒng)能夠收集重要信息，并且分析輸電線路的運(yùn)行狀態(tài)。但同時(shí)也要根據(jù)自身需求，建立合適的運(yùn)行系統(tǒng)，方能提高電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。