智能輸電線路巡檢缺陷記錄儀的設計與開發

張明達 沈強 錢幸

摘 要：輸電線路的巡檢是核心的日常業務，能夠及時發現設備缺陷和線路隱患，保證線路的安全和電力系統的穩定運行。當前在輸電線路的缺陷記錄基本上靠人工的方法來解決，容易發生描述不清、操作不規范、無照片證據等問題。為此，本文開發了一種用于輸電線路巡檢使用的手持缺陷記錄儀。在巡檢時記錄線路的缺陷現象、缺陷原因、缺陷地點等信息，能夠在發現缺陷的第一時間進行拍照取證，并在線發布電子稿違章整改通知書。同時，能夠進行巡檢線路的規劃和任務下發，實現違章整改情況跟蹤，保證了輸電線路巡檢過程的標準操作。

關鍵詞：電力線;缺陷巡檢;缺陷記錄;智能監控

1 概述

輸電線路的運行維護是國家電網公司的核心業務，其中對線路的巡檢是重要的日常業務之一。線路巡檢目的是通過巡視檢查來掌握線路狀況和周圍環境的變化，[1]發現設備缺陷和危及線路安全的隱患，提出具體的消缺要求，以便及時消除缺陷，降低故障發生的風險，保證線路的安全和電力系統的穩定運行。從而達到電力系統“安全、穩定、高可靠”的運行目標。

根據統計，2017年到2018年期間，國網浙江省奉化供電公司的輸電線路由于絕緣子異常等缺陷，發生電網故障110余次。輸電線路缺陷不僅給供電線路的維修等造成了重大影響，而且，由于停電所造成的經濟損失和社會影響更是難以估計。因此巡線時的及時記錄和高效的整改顯得越來越重要。[2]

當前在輸電線路的缺陷記錄基本上靠人工的方法來解決，線路巡視組沿著線路走向巡視線路狀況和周圍環境，當發現線路缺陷或者隱患的時候，進行手工記錄，然后使用數碼相機將照片拍下照片，到辦公室進行整理，如果遇上周圍環境存在安全隱患的現象，還需要向業主填送“違章整改通知書”。[3]對缺陷和隱患，通過人工的辦法進行消缺監督。這些操作方法容易發生人為問題，如故障原因描述不清、巡檢程序操作不規范、照片和實物難以一一對應、違章通知書難以跟蹤、缺少缺陷的位置信息等。

針對上述問題，本文研發了一個用于輸電線路巡檢使用的手持缺陷記錄儀。在巡檢時記錄線路的缺陷現象、缺陷原因、缺陷地點等信息，能夠在發現缺陷的第一時間進行拍照取證，并在線發布電子稿違章整改通知書。同時，能夠進行巡檢線路的規劃和任務下發，實現違章整改情況的跟蹤，保證了輸電線路巡檢過程的標準操作。

2 智能輸電線路巡檢缺陷記錄巡線儀

本文開發了一個智能輸電線路巡檢缺陷記錄儀，實現了輸電線路巡檢信息的標準操作和缺陷記錄，并能在現場實現違章取證和違章整改通知書發放。為此，主要研究了以下幾個關鍵問題：

2.1 輸電線路巡檢項目本體建模

根據《架空送電線路運行規程》要求，架空輸電線路巡檢的主要內容包括七個項目，分為沿線環境、桿塔基礎、接地裝置、桿塔本體、導線和地線、絕緣子金具及導地線附件線路等部分，并分別記錄其線夾測溫、接地電阻、導線缺陷、周邊環境、絕緣子異常等問題，共計42項檢查要求。

我國電網企業在設備運維管理過程中，以中文形式記錄設備的故障、缺陷、檢修、消缺等信息，以手寫方式或者電子文本形式保存在信息管理系統中。由于存在手寫描述的多義性，或者同一缺陷或者同一個部件的多種描述方法，很難把缺陷信息和具體的對象能夠對應起來。因此當選中缺陷部件時，無法自動關聯檢查要求，使缺陷登記有針對性。更無法從中文文本信息中挖掘出直觀的可靠性統計信息。

解決這個問題的方案只有對塔桿本體、基礎、接地等部件進行本體建模。本文以42項檢查要求中的電網缺陷文本為研究對象，建立故障與缺陷基本詞庫，形成本體字典。經過對大量缺陷文本的分析，我們發現，一個設備可能存在多種缺陷情況，因此建立了電網缺陷文本的語義框架與語義槽，用多個語義槽對一個設備的語義框架進行填充。通過輸電線路缺陷的本體字典的建立，由此保證了42項檢查要求的規范輸入和規范描述。

2.2 輸電線路巡檢項目可視化信息建模

根據巡檢規程，需要對巡檢項目拍攝6張照片，進行缺陷記錄和現場取證。因此需要將缺陷和現場拍照取證圖片對應起來，能夠實現缺陷描述和圖片一致。

為了實現現場辦公，同時為了方便日后電網系統對缺陷的管理和統計，本文研究了缺陷圖片和文本描述之間的關聯。在本文所開發的數據庫中，既有缺陷的文本描述信息，又有圖像信息，文本與圖像之間有著密切的聯系。既可通過缺陷的文本描述來檢索到相應圖片，也可借助圖片說明的信息來檢索、識別圖片。本文實現了基于文本的目標項的相似性匹配檢索，基于文本內容項的相似性匹配檢索，基于圖像目標項的相似性匹配檢索，檢索過程中在不同階段結合了模糊匹配和精確匹配。實驗證實：動態地綜合文本信息和圖片信息能最大程度地滿足對特定缺陷的檢索要求。

2.3 離線式缺陷數據記錄和保存技術研究

輸電線路的數據，包括線路走向、位置、級別等數據（包括缺陷數據）對電力供應具有重要的意義，需要保證數據的安全性。為了確保數據的完整性和私密性，本系統中采用了離線數據存儲的方法，因此需要研究離線的缺陷數據保存和記錄辦法。包括基礎數據交換和巡線、缺陷數據的記錄與保存。

2.4 異種系統間直聯狀態下的數據交換技術研究

由于電力系統數據涉及到供電線路的安全，根據有關規定，國網系統的數據不應該再互聯網環境下進行數據傳遞，為此需要研究移動設備和計算機之間再直聯狀態下的數據交換技術。本文采用JSON為數據交換格式，通過USB接口實現數據的通信和校驗。交換的內容包括基礎數據的同步，缺陷數據的傳輸等。

2.5 缺陷記錄儀業務實現

在實現了基礎數據和本體建模和可視化建模后，缺陷記錄儀的各類業務可進行實現，具體包括：

（1）巡線任務管理：可按日期下發巡線任務，確定執行人員，制訂開始日期和結束日期，并按實際完成時間進行跟蹤管理。

（2）缺點/隱患管理：可通過多種查詢方式對不同輸電線路的缺陷進行瀏覽，可看到缺陷種類和描述，具體時間和位置，文字描述和照片描述均可查看，包括巡線線路、缺陷數據、缺陷描述、缺陷照片和環境信息、環境照片等。并可查到是否已經發放整改通知書，以及整改情況反饋。

（3）違章整改通知書發布：如果遇上周圍環境存在安全隱患的現象，可現場拍照取證，并向業主填送“違章整改通知書”，并進行記錄。該系統可跟蹤業主是否在規定日程內完成整改，如果多次違規且不整改，可提出警示信息，通知電力部門進行現場執法。

2.6 缺陷信息查詢和分析

電網企業每年要進行的設備缺陷分類與分析統計工作，往往依靠人工進行，不僅工作量大，耗時耗力，而且容易出現錯誤。計算機系統對收集起來的缺陷數據進行保存和整理，以便檢查、查詢和消缺情況的記錄。通過對缺陷記錄儀的數據的導出和記錄，也便于對缺陷進行管理和各類統計分析，從而提供電力設備故障預測和預防性維修的依據。

3 結語

我國電力系統處在高速發展階段，過去20年發生過300多次事故，因此在輸電線路管理工作中，線路巡檢管理是十分重要的基礎性工作。

本論文開發了一個手持智能輸電線路缺陷巡線儀，研制成功并推廣應用后，能夠解決輸電線路巡檢中的以下業務問題：（1）規范輸電線路巡檢的操作規范：包括巡檢線路和巡檢鐵塔記錄、巡檢內容、巡檢位置等信息;（2）能夠實現線路巡檢信息的標準化：包括根據規范指定的6張照片，巡檢中應該記錄的接地電阻、線夾溫度、周邊情況等;（3）實現了對象缺陷的管理和統計：通過對缺陷記錄儀的數據的導出和記錄，便于對缺陷管理和分析;（4）實現了對違章整改通知書的規范發放：缺陷記錄儀具有違章整改通知書發放的功能，在現場就實現違章取證、違章通知書生成等功能。

更深遠的意義在于，為電網企業的巡檢項目建立了本體字典，在數據層面和語法層面提供了缺陷數據的規范描述和關聯，為日后電網企業每年的設備缺陷分類與分析統計工作提供了堅定的數據規范性和正確性保障。

參考文獻：

[1]英曉勇.淺析提高輸電線路巡檢質量的方法[J].供用電，2007，24（3）：53-54.

[2]楊振偉，易偉，金玉，等.輸電線路智能巡檢系統的實用化研究[J].吉林電力，2015，43（1）：32-34.

[3]陳亮，王波，蔣才明.智能輸電線路巡檢系統設計與實現[J].電工電氣，2014（9）：50-53.

作者簡介：張明達（1968-），男，浙江奉化人，高級工程師，從事電力通信、信息化工作。