輸電線路智能化發展方向分析

王建軍

摘 要：傳統的輸電線路巡檢方式存在效率低、質量差、速度慢等缺陷，將阻礙智能電網的發展，特別是環境條件惡劣的區域，巡線方式更需亟待改進。本文對傳統的巡線方式進行了分析，針對不利因素，闡述了幾種巡線技術的先進性、功能、優點，以適應不同地理環境下的電網輸電線路在巡檢中的實際應用。

關鍵詞：輸電線路;電網;智能化;巡線

在國網公司《統一堅強智能電網發展規劃綱要》藍圖規劃下，以特高壓為骨架的電網規模不斷擴張，長距離跨區域輸電線路增長迅速，智能輸電、智能調度規模與日俱增，電網結構的優化不斷升級，這就需要有配套的線路日常運行維護、檢修，故障探測及帶電作業的先進技術與之相適應，傳統的人工巡檢線路方式已難以滿足現代化大電網的發展要求，迫切需要發展線路智能巡視技術，提高輸電線路巡檢質量和效率。

一、智能電網的概念及智能化輸電線路的概念

國家電網公司給智能電網下的定義是，以特高壓電網為骨干網架、各級電網協調發展的堅強電網為基礎，利用先進的通信、信息和控制技術，構建以信息化、自動化、互動化為特征的統一堅強智能化電網。[2]由此可以引出輸電線路智能化即利用先進的通信技術、信息技術和控制技術，構建出信息化及數字化、自動化和互動化為特征的輸電線路。

任何一個定義都不是絕對全面和正確的。因為智能電網正處在發展階段，很多新發明創造出來的電力技術會在未來被陸續加入到智能電網的應用中，新的管理模式會在未來逐步被整合進電網的實際運營管理中去。智能電網的定義也會隨著人們對新技術的了解和新的管理模式的接受而被持續更新。

二、智能化輸電線路的特征

1.自檢與自愈能力

（1）具有在線安全穩定分析能力，能快速對自身狀態進行評估即自檢。

（2）具有快速反應能力，能夠針對實際事故狀態快速動作重合閘或切斷故障段，啟動備用段線路。

2.防御能力

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

3.兼容性

（1）兼容保護裝置、測量設備、控制盒通信裝置、軟件等。

4.高效、集成

引入先進的監控技術，并適時引入狀態檢修和需求側管理，提高線路運行效率。實現監視、控制、維護等的集成，形成閉環運行模式。

5.優質

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

三、結合實例總結輸電線路智能化發展

1.地理信息系統（GIS）

基于GIS技術的應用是建立在GPS、遙感（RS）和激光雷達掃描（Ls）三大技術的基礎上，依據這些技術可以實現二維和三維實體模型的建立。在三維可視化方面應用于線路勘測取得了一定的成果，但是應用在輸電線路設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，雖然采用機載雷達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.巡線機器人

人力巡線效率低，勞動強度大，還受到地理條件限制，開發研制并使用巡線機器人是電網發展的必然。現在使用中的巡線機器人主要是由帶檢測儀器（紅外檢測儀、可見光攝像機）的機器人沿導線行走，將檢測的信息傳送給地面裝置，進行分析處理。但機器人開發研制經費要求較高，使用條件也受天氣等原因的限制，因此還沒有大規模推廣。隨著科學技術的發展，機器人巡線將逐步取代人工巡線。

3.直升飛機智能巡檢系統

隨著我國輸電網的快速擴張，特別是進入無人區、少人區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日益發展的要求，直升機巡線已成為國內輸電線路巡檢的一個發展趨勢，但其運行成本較高，且對天氣條件要求較高，直升機巡檢作業自動化程度不高，沒有專業的機載系統作支持，所有設備全部依靠手工操作，數據漏檢較多。在巡視過程中對線路下方農作物等有一些損害，目前直升機巡線還不能完全取代人工巡視。

4.無人機巡視

無人機是一種由無線電遙控設備或自身程序控制裝置操縱的無人駕駛飛行器。利用無人飛機進行輸電線路巡視研究需要跨多個高技術專業，研究深度和水平要求較高，是一項剛剛起步的新技術，目前已在華中電網、南方電網試點進行應用。與常規人工巡視方法相比較，此項技術更為先進有效，可以成為保障線路安全運行的一種新的經濟可行手段。由于無人機控制技術的發展，可以進行遙測數據控制、地理匹配控制、GPS衛星電位控制，控制操作過程簡單可靠、運行穩定，經濟性能高（一般無人飛機工作成本是有人飛機的十分之一左右），不受氣候的影響，續航能力長，速度快（是人力的10倍以上），速率、效率是機器人巡線的數十倍。利用無人飛機巡線，可以減輕工人的勞動強度，降低高壓輸電線路的運行維護成本，現在已經出現無人飛機代替有人飛機進行各種工作的情況。無人機巡線必將成為一種快速、高效、大有發展前途的巡線方式。[4]

5.輸電線路在線監測系統

輸電線路在線監測系統有：輸電線路覆冰在線監測系統、輸電線路遠程視頻在線監測系統、輸電線路微氣象在線監測系統、輸電線路風偏（舞動、弧垂）在線監測、輸電線路桿塔傾斜在線監測系統、輸電線路導線（金具）溫度在線監測系統等。

輸電線路檢查主要依靠運行維護人員周期性巡視，雖能發現設備的一些隱患，但由于本身的局限性，缺乏對特殊環境和氣候的檢測，在巡視周期真空期也不能及時掌握線路走廊微妙變化，極易在下一個巡視未到之前由于缺乏監測發生線路事故。而在線監測系統可以彌補這一缺陷。輸電線路在線監測系統（OMDS）通過各種探測器探測到輸電線的溫度、濕度、風速、風向、泄漏電流、覆冰狀況、視頻圖像或圖片等數字化信息，通過GPRS/CDMA通道，上傳到特高壓輸電線路狀態在線監測監視中心，同時可通過內部網登錄各種內部管理系統和調度自動化系統。監控中心設有LCD拼接大屏幕系統，各種在線監測數據、圖象、視頻和搶修車輛位置等信息能直觀顯示在大屏幕上，使監控人員能及時監視設備運行情況，準確判斷設備狀態和現場情況，指揮車輛和專業人員處理各種輸電線路的檢修和搶修工作。[5]

輸電線路在線監測系統的實時性監測、全天候作業及預測性分析是智能化輸電線路的一部分，是實現“無人自動運檢輸電線路”的重要組成部分。“無人自動運檢輸電線路”即通過各種信息、通信、控制技術，合理利用輸電線路實時數據及時發現預測線路故障，最后通過輸電線路的自愈能力排除故障的智能化系統。

總之，輸電線路智能化是在傳統輸電線路的基礎上，將電力技術與現代高科技高度融合，形成的電網自動化及互動化、信息化和數字化的“無人自動運檢輸電線路網”。要實現輸電線路的智能化需要面臨很多挑戰，它是電力部門和全社會各相關行業的融合，是傳統電網和現代高科技的融合，是多種目標的優化綜合，是需要全社會的參與才能完成的事業。輸電線路智能化是電力系統發展的歷史必然，研究輸電線路智能化的發展方向尤為重要，對能否實現整個電網的安全、可靠、經濟、高效運行有著重要意義。

參考文獻：

[1]劉振亞.智能電網技術[M].北京：中國電力出版社，2010.

[2]劉振亞.智能電網知識讀本[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（GPS）在電力系統中的應用[J].現代電力，2003，20（6）：74-78.