基于“互聯網+”的輸電通道防外破管理

國網山東省電力公司 黃振寧 馮璨 楊波 孫曉斌 韓克存 呂學賓 蘇永智 劉頌菊

近年來，隨著輸線路外部運行環境的變化，線路遭受外力破壞事件頻發，輸電線路防外力破壞已成為線路運行工作的重中之重。本文以“互聯網+”技術手段與輸電線路防外破結合為創新思路，以“線路通道可視化、線路巡視智能化、外破隱患可控化”為目標，通過打造“輸電線路可視化通道、應用線路智能巡檢系統、推廣用戶信息管控平臺”，實現了輸電線路由“人防”到“技防”轉變，防護效果取得了質的變革，運檢人員巡防效率顯著提高，外破隱患預控水平同步提升，線路外破跳閘率大幅降低，保證輸電線路安全可靠運行的創新管理理念得到有效推廣。

1 基于“互聯網+”的輸電通道防外破管理的實施背景

1.1 運檢方式適應體制改革的必然趨勢

隨著電力體制改革的不斷推進，公司把提升效率效益作為進一步轉變公司發展方式、創建“最好的企業”的基本方針，以智慧轉型、創新驅動為重點，加快建設具有卓越技術、卓越績效的現代企業。傳統的輸電通道防外破管理，主要采用“人防”這種人員密集型工作方式，存在人力成本高、勞動強度大、生產效率低等問題，既無法適應當前改革創新的大形勢，也不能滿足“智能電網”的目標定位。如何拓展“互聯網+”創新應用，切實加出成果、加出科技含量、加出效率效益，成為輸電通道防外破管理面臨的新課題。

1.2 運檢技術滿足智能電網的迫切需求

“大云物移”新技術帶來管理方式的變革，設備監測新手段帶來運檢技術的升級，精準掌握設備狀態、精準評估電網風險、精準管控檢修成為必然。目前，輸電線路狀態監測裝置類型眾多，各類監測設備普遍存在長期運行不穩定、布點選型不規范、推廣程度不高以及設備運維能力不足等的問題。如何全面推進現代信息通信技術與電網技術深度融合，利用聲光電磁熱等在線監測手段，全面實現設備狀態智能感知、量化可視，保障運檢業務“看得清、摸得透、控得準”，成為輸電線路狀態檢測研究的新方向。

1.3 運檢安全應對外部環境的必要手段

伴隨社會經濟發展和城市快速建設，電網外破隱患呈現出“點多面廣、流動性、突發性、長期性”等新特征，輸電線路外破事件不斷攀升，由于外破故障跳閘重合成功率較低，往往造成線路故障停運，嚴重影響線路安全運行。

以山東公司為例，2013年外破跳閘多達150次，形勢異常嚴峻；2014至2015年，各單位加強了電力設施保護宣傳、排查特種車輛信息、施工盯防等管控手段，外破跳閘次數有所降低，但是依然缺乏有效控制。

表1 2012年-2015年220千伏及以上輸電線路跳閘數據統計

2012年發生外力破壞跳閘63次，占跳閘總數的55%；2013年發生外力破壞跳閘87次，占跳閘總數的58%；2014年發生外破跳閘64次，占跳閘總數的52.5%；2015年發生外破跳閘59次，占跳閘總數的42.1%。由此可見，外破跳閘占跳閘總數的近一半，是造成山東省輸電線路跳閘的最主要原因，如圖1所示。

圖1 2012-2015年220千伏及以上輸電線路跳閘數據

通過對近五年輸電線路外破跳閘情況的統計分析發現，引起外力破壞頻發的直接原因可歸納為以下五種：異物短路、機械施工、違章施工、山火、煙霧短路。由于機械施工和違章施工具有重合交集，二者統稱為施工類外力破壞。對這些直接因素進行進一步統計分析：2012年63次外破跳閘中，施工類外力破壞(包括機械施工和違章施工，下同)49次、異物短路9次；2013年87次外破跳閘中，施工類外力破壞48次、異物短路33次；2014年64次外破跳閘中，施工類外力破壞41次、異物短路18次；2015年59次外破跳閘中，施工類外力破壞24次、異物短路29次。如圖2所示。

圖2 2012-2015年220千伏及以上輸電線路外破跳閘數據分析

結果表明，施工類外力破壞和異物短路引起的跳閘已占到外破跳閘90%，是引起外破跳閘的主要原因。針對電網規模越來越大、電壓等級越來越高、防護壓力越來越重的新形勢，如何靈活高效地做好輸電線路防外力破壞工作，成為保障電網安全面臨的新挑戰。

2 基于“互聯網+”的輸電通道防外破管理的內涵

“互聯網+”和“大云物移”技術快速發展，成為運檢管理和監測技術升級的重要推動力。山東公司以保障輸電線路安全穩定運行為目標，不斷尋求從“人工巡檢”向“科技替代”的轉變，逐步探索出一套具有可視化、智能化、可控化的輸電通道防外破管控新模式。可視化是輸電通道標準的升級，是防外破的核心平臺；智能化是輸電運維手段的升級，是提高巡防效率的必要工具；可控化是監視用戶方式的升級，是提升主動防外破能力的橫向拓展。輸電線路“三化”智慧運檢各有特色，互為補充。

2.1 線路通道可視化

以輸電線路可視化遠程巡檢系統為管控平臺，新型智能監拍裝置分散布置于線路桿塔，根據通道特點對隱患點畫面進行連續、間隔或紅外拍攝。監拍圖片經過智能診斷分析，跟蹤、判別監控對象風險級別，自動推送疑似隱患照片至管控平臺進行二次篩查或及時推送至防護人員微信跟蹤隱患發展，大幅減少了人工防護密度，降低了照片人工篩選量級。

2.2 線路巡檢智能化

以輸電線路智能巡檢防控系統為管控平臺，集成地理信息系統（GIS）、全球定位系統（GPS）和無線網絡通信技術（GPRS），同步開發手機APP作為應用終端，結合線路巡檢工作特點及實際需求，實現巡視任務監督、隱患線上收集、消缺現場反饋、監護位置導航等功能。后臺管理者與終端使用者的互通、互動，能夠有效實現隱患閉環管理，監督巡檢質量，提高巡檢效率。

2.3 外破隱患可控化

以輸電線路外破主動防控手機APP為應用終端，實時分析、跟蹤、判別特種車輛外破隱患，并在異常事件發生時自動采集、提示、分析和上報。終端的推廣使用，以實現集決策、預警和宣傳功能為一體的輸電線路外破主動防控為目標，及時為特種車輛司機拉響風險預警，為防外破決策提供信息支持，為重點群體管控打造專業平臺。

3 基于“互聯網+”的輸電通道防外破管理的主要做法

3.1 打造輸電線路可視化通道，實現由“人防”到“技防”的轉變

3.1.1 創新引領，智能監拍裝置全面升級

圖3 輸電線路通道可視化遠程巡檢系統

視頻監控系統能夠減少人防工作量、提升防護效率，但是傳統視頻監控裝置存在設備價格貴、電池壽命短、安裝困難大等難題，不利于廣泛應用。為了解決這些難題，公司研發了一種基于“互聯網+”的電網多用途可視化監拍裝置，該裝置由輸電線路監拍終端及可視化巡檢系統組成，具有成本低、安裝快、壽命長、易維護等優點，其強大的可視及夜視功能在輸電線路防外破中得到了充分應用。

一是通道環境“可視化”，實現人工巡視可替代。在1000千伏廊泉雙線、±800千伏晉北-南京特高壓直流、銀東直流山東境內全線安裝智能監拍裝置，巡視頻次提高到每天10次，同時拓展了固定焦距、廣角、360度云臺系列化應用，提高了巡視效率幾十倍，部分替代了人工巡視；試點完成全部1607個“三跨”點監拍裝置安裝，確保“三跨”區段滿足可視化的運維要求。

二是隱患部位“可視化”，實現外破異動快防控。以菏澤供電公司為例，2016年公司在全市310處隱患點安裝了監拍裝置，系統利用圖像識別技術對通道異動情況進行智能分析，并成功通過聲光告警模塊對現場隱患進行了警示和喊話，有效制止了220千伏菏明線吊車管道作業、110千伏菏沙線線下違章建房等施工類外破隱患的發生。

三是設備狀態“可視化”，實現狀態檢修更精益。利用測溫模塊對安裝在耐張線夾、引流板和導線上的接觸式傳感器進行無線溫度采集，實時掌控重在線路溫度變化，超前預判發熱隱患；通過紅外、紫外、局放監拍等擴展應用，用它來輔助分析絕緣子污穢、覆冰、鳥類筑巢等現象，實現輸電設備在線監測，做到一機多用、智能高效。

四是搶修防護“可視化”，實現遠程指揮更精確。利用該裝置快速布防功能，在事故搶修現場或重要線路等級防護現場搭建多層級、全視角的視頻監控體系，通過可視化平臺即可對各個搶修、防護地點進行集中監控，做出更精準、高效的搶修策略和遠程防護。

3.1.2 頂層設計，可視化線路建設全面推進

2016年公司編制下發了《可視化輸電線路建設指導意見》(魯電運檢〔2016〕140號)，在設備技術參數、巡檢系統功能、安裝配置原則、系統接入方式等方面進行了細化，并對監控室建設、監控人員配備提出了具體要求。

圖4 輸電線路可視化遠程巡檢系統模型

一是穩步推進系統建設。制定《輸電線路可視化遠程巡檢系統建設方案》，明確省、市公司“兩級部署、兩級應用、兩級接口”系統架構建設原則，規范監拍裝置的數據規約及通訊協議，保證各設備廠家接入巡檢系統的安全性和兼容性；遵循“監測、管理、展示”的目標定位，在電科院建立輸電設備可視化監控中心，對各單位、各廠家的設備和系統進行監測，對系統應用情況和設備在線率、故障率等進行評估和通報；按照“標準一致，功能開放”的建設原則，在運維單位建立視頻監控室，采取集中和分散監控方式保障日常巡檢，并不斷創新“互聯網+”的多樣性。

二是嚴格把關設備質量。統一編制設備招標技術規范書并定期更新技術條件，嚴格招標前設備性能檢測和監拍裝置廠商資質審查，強化現場安裝設備的質量抽檢及技術監督，確保監拍裝置性能優異、質量可靠。

三是合理規劃遠景目標。按照輕重緩急的原則編制了三年實施計劃，2018年實現重要區段（重要跨越、重要及重載線路、外破易發區等）可視化監拍全覆蓋。2016年完成10304套裝置安裝，建成220條、4077千米可視化線路，累計發現各種線路防護區施工類隱患578處，異物類隱患295處，外破隱患預防水平大幅提高。

3.2 應用線路智能巡檢系統，提高運檢人員巡防效率

傳統巡檢模式中，監控人員在發現通道隱患時，不能及時掌握防護人員實時位置信息、發現問題缺陷。輸電線路智能巡檢預控系統及手機APP的推廣應用，充分利用其巡視管理、路徑規劃等強大功能解決了上述問題，巡防效率和質量同步提升。

3.2.1 基準定位，有效提高巡防效率

PC客戶端通過無線通訊能夠實時獲取、準確記錄線路防護人員的位置信息，為巡防監督提供有效支持。一是監控人員與防護人員可以及時互通監控和現場隱患信息，指揮距離隱患最近的巡防人員，手機導航能夠快速精準地協助其第一時間前往處置，極大縮短應急事件處理時間。二是管理人員可以隨時回放查看防護人員的巡視軌跡，對防護人員的巡視情況進行監督，對指定周期內的防護情況進行統計分析，為巡防人員工作效率、防護成效考核的提供重要依據。

3.2.2 防控結合，隱患實時閉環管理

結合工作實際將輸電線路智能巡檢預控軟件的巡視管理分為巡視記錄、隱患處置和督查三個模塊，并實現“隱患信息實時上傳-隱患處置線上確認-隱患監督現場核實”的工作閉環。一是巡視人員通過手機GPS定位功能完成日常巡視任務的位置檢索和簽到，巡視發現的隱患信息和照片即時錄入并上傳至系統后臺，形成隱患電子表單。二是管理人員將隱患處置任務分派給檢修人員，工作負責人回填現場隱患消除信息并拍照上傳，隱患處置流程結束。三是為加強督導隱患消除，監督人員可隨機選取已消除缺陷進行現場監督性檢查，檢查結果經核實后上傳確認。

3.3 推廣用戶信息管控平臺，提升外破隱患預控水平

特種車輛司機一直是防外破宣傳的重點對象，僅通過巡防人員的搜集統計車輛信息，范圍有限、效率不高。輸電線路外破主動防控系統及手機APP的開發，以搭建特種車輛司機交流平臺為媒介，通過重點管控群體的位置信息采集、危險范圍提醒，提高作業人員主動防御能力和安全意識。

圖6 輸電線路外破主動防控系統模型

3.3.1 以防外破為目標，做實主動防護功能

防控系統通過手機APP實時獲取使用者位置信息，經過網絡信息安全隔離裝置將特種車輛位置信息傳輸至信息內網，在服務端疊加桿塔GIS坐標和地圖信息，采用趨勢預警方法，判斷施工車輛的運動軌跡，當特種施工車輛在高壓線路指定范圍內停靠超高預置時間后，系統自動判定該用戶具有線下施工風險，隨即主動向用戶發出提醒信息，并以積分獎勵的方式鼓勵回復確認，以達到有效預警目的。

3.3.2 以用戶需求為導向，豐富系統附加功能

為提高重點管控群體的關注度和興趣點，軟件在實現防外破預警功能的基礎上，開啟了特種車輛司機身份驗證、平臺客戶端推廣、主動告知施工區域、答復提醒信息等各環節積分獎勵，開發了特種車輛用工信息發布、車輛施工監護需求等附加功能，配置了天氣預報、交通狀況、每日新聞等實用功能。平臺的搭建在功能應用方面為重點管控群體提供工作便利，用戶體驗方面上實行積分對換禮品的獎勵模式，增強了平臺的吸引力和推廣性，建立了電力設施保護宣傳的群體效應。

4 實施效果

4.1 管理效益

基于“互聯網+”的輸電通道防外破管理，解決了“人防”勞動強度高、防護效率低、及時性差等問題，緩解了輸電線路長、外破隱患多、巡防人員少的矛盾，減輕了輸電線路巡防工作壓力，提高了輸電通道防外破工作管理效率，電網安全運行水平得到顯著提高。

自2016年全省推廣基于“互聯網+”的輸電通道防外破管理應用以來，電網外破跳閘直線下降。山東電網220千伏及以上輸電線路外破跳閘次數，2016年32次、同比下降84%，外破跳閘次數大幅減少。

圖7 2012年-2016年220千伏及以上輸電線路跳閘數據

4.2 經濟效益

基于“互聯網+”的輸電通道防外破管理，在提升電網管理效益的同時，也為公司節約了運維成本，提升了經濟效益。以菏澤公司為例，傳統人工巡視防護正常每天需要投入人力80人、車輛20部，2016年共安裝視頻監拍裝置800套，可節約人力成本20人，車輛5部。費用對比情況如下：

節約人工巡視年費用：50（油費/輛）×5（輛）×365（天）+145（人工費/天）×20（人）×365（天）=115萬元。

智能監拍系統（年）：6500（單臺成本）×800（臺）÷10（年）+200（維護費用/臺）×800（臺）=68萬元。

可見，采用基于“互聯網+”的輸電通道防外破管理（智能監拍系統）相比傳統人工巡視方法每年至少節約資金47萬元，以設備使用壽命10年計算，可節約資金470萬元。

此外，2016年通過可視化監拍裝置，累計發現和制止違章施工105起，挽回經濟損失約128萬元。

4.3 社會效益

基于“互聯網+”的輸電通道防外破管理，大幅減少了輸電線路跳閘次數，提高了電網運行的可靠性和經濟性。而且，技防手段的應用在提升供電優質服務水平、減少運維人員勞動強度方面成效顯著。通過對各類通道隱患的有效管控，有效避免了吊車碰線、違章施工等引起的停電，保障了廣大群眾和電力設施的安全，保證了對用戶可靠持續的供電，為公司履行服務承諾、塑造品牌形象產生了良好的社會效益。