分析輸變電線路巡檢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

王文軍，黃俊杰，吳建靈，滕彪，葉華

（麗水正陽(yáng)電力建設(shè)有限公司，浙江 麗水 323000）

在電力企業(yè)中，設(shè)備的巡視檢查是主要的日常工作。做好設(shè)備維護(hù)工作，才能保障電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，保障人民用電安全和用電效率，同時(shí)，也使電力企業(yè)獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)輸變電線路進(jìn)行定時(shí)巡檢，能夠及時(shí)排查線路中的故障和隱患，保障輸變電線路的安全，對(duì)電力企業(yè)有重要意義。然而，傳統(tǒng)的輸變電線路巡檢工作中，線路環(huán)境復(fù)雜，巡檢任務(wù)繁重，巡檢工作效率比較低下，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)線路中的隱患。通過(guò)輸變電線路巡檢系統(tǒng)，巡檢人員能夠通過(guò)先進(jìn)的巡檢設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化處理，精準(zhǔn)定位故障位置，使輸變電線路巡檢工作效率得到有效提升。

1 輸變電線路巡檢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

1.1 設(shè)計(jì)要具有可靠性

在進(jìn)行輸變電線路巡檢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，要注意系統(tǒng)的可靠性。在設(shè)計(jì)時(shí)，要從硬件和軟件兩個(gè)方面進(jìn)行考慮，保障計(jì)算機(jī)、電源和操作系統(tǒng)能夠發(fā)揮應(yīng)有的作用，讓輸變電線路巡檢系統(tǒng)安全可靠。

1.2 設(shè)計(jì)要具有先進(jìn)性

輸變電技術(shù)的更新發(fā)展要求輸變電巡檢系統(tǒng)不斷進(jìn)步，運(yùn)用更加先進(jìn)的技術(shù)來(lái)滿(mǎn)足輸變電巡檢需要。目前，輸變電巡檢系統(tǒng)開(kāi)始與GIS（地理信息系統(tǒng)）技術(shù)、無(wú)人機(jī)技術(shù)相結(jié)合，有效提高了輸變電巡檢系統(tǒng)的工作效果。

1.3 設(shè)計(jì)要具有擴(kuò)展性

輸變電巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)注意設(shè)計(jì)的擴(kuò)展性。為了使輸變電巡檢系統(tǒng)能夠長(zhǎng)久滿(mǎn)足巡檢需求，應(yīng)為巡檢系統(tǒng)預(yù)留足夠的接口，使其能夠增加巡檢區(qū)域，并應(yīng)用新的巡檢技術(shù)。還要讓輸變電巡檢系統(tǒng)能夠與其他電力部門(mén)進(jìn)行數(shù)據(jù)互通，相互協(xié)調(diào)提高巡檢工作的效果。

2 輸變電線路巡檢系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)

2.1 航跡姿態(tài)設(shè)置技術(shù)

目前，輸變電巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)中開(kāi)始應(yīng)用無(wú)人機(jī)巡檢技術(shù)。但無(wú)人機(jī)容易受天氣影響，在惡劣天氣條件下，無(wú)人機(jī)可能會(huì)出現(xiàn)失靈或失準(zhǔn)的現(xiàn)象。因此，在進(jìn)行應(yīng)用無(wú)人機(jī)的輸變電巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)著重注意航跡姿態(tài)的設(shè)計(jì)。合理的航跡姿態(tài)設(shè)計(jì)能夠讓無(wú)人機(jī)的飛行受到有效控制，減少天氣對(duì)無(wú)人機(jī)功能的影響，并讓無(wú)人機(jī)能夠適應(yīng)多種輸變電線路的巡檢需求，增加無(wú)人機(jī)巡檢技術(shù)的應(yīng)用范圍，減少無(wú)人機(jī)巡檢的安全隱患。航跡姿態(tài)控制技術(shù)主要利用PID控制器配合I-QG控制器實(shí)現(xiàn)，讓無(wú)人機(jī)可以在控制下做出俯仰和翻轉(zhuǎn)等飛行動(dòng)作。

2.2 控制信號(hào)保障技術(shù)

利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行輸變電線路的巡檢可以檢查到人工檢查難以到達(dá)的位置。但是，無(wú)人機(jī)受到信號(hào)的制約，一旦超出信號(hào)范圍就會(huì)失去控制，不能進(jìn)行正常的巡檢工作。因此，在進(jìn)行輸變電線路的巡檢設(shè)計(jì)時(shí)，要采用一定的技術(shù)保障無(wú)人機(jī)的信號(hào)接收，提高輸變電巡檢工作效率。無(wú)人機(jī)進(jìn)入不通視范圍時(shí)，要利用中繼點(diǎn)讓無(wú)人機(jī)接收到控制信號(hào)。中繼點(diǎn)的位置設(shè)計(jì)要經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)測(cè)算，然后，進(jìn)行無(wú)人機(jī)飛行高度的逐點(diǎn)測(cè)試對(duì)比，使其能夠搜索到中繼點(diǎn)，保障地面巡檢中心對(duì)無(wú)人機(jī)的控制。完成無(wú)人機(jī)巡檢通視處理后，還要對(duì)中繼點(diǎn)進(jìn)行檢查和計(jì)算，檢查其是否能夠滿(mǎn)足巡檢要求。檢查合格后，可以進(jìn)行后續(xù)的設(shè)置和處理。若檢查結(jié)果不合格，就要重新進(jìn)行航跡設(shè)計(jì)，并重新測(cè)算中繼點(diǎn)的位置。

2.3 傳感器數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)技術(shù)

在進(jìn)行輸變電線路的巡檢時(shí)，需要用到多種傳感器進(jìn)行檢查。這些傳感器的檢查數(shù)據(jù)需要進(jìn)行整合和分析，協(xié)同判斷輸變電線路的狀態(tài)。要使各傳感器協(xié)同發(fā)揮作用，應(yīng)當(dāng)對(duì)其進(jìn)行關(guān)聯(lián)，使其處在相同的時(shí)間坐標(biāo)中，讓各傳感器的時(shí)間保持同步。傳感器的時(shí)間同步主要利用GPS技術(shù)實(shí)現(xiàn)。首先，利用同步控制器對(duì)GPS輸出的時(shí)間信號(hào)和PPS信號(hào)進(jìn)行處理，在掃描儀接收到PPS信號(hào)時(shí)將秒計(jì)數(shù)清零，獲取微秒時(shí)間；然后，令相機(jī)曝光，把曝光的時(shí)間傳輸?shù)娇刂朴?jì)算機(jī)，使傳感器時(shí)間同步。

2.4 輸變電線路探測(cè)技術(shù)

為了使輸變電巡檢工作能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)輸變電線路中的問(wèn)題與隱患，需要為輸變電巡檢系統(tǒng)添加線路探測(cè)技術(shù)，使輸變電線路的巡檢更加安全和準(zhǔn)確，保障輸變電線路的正常運(yùn)行。在輸變電巡檢中應(yīng)用的線路探測(cè)技術(shù)主要有圖像檢測(cè)技術(shù)、紅外探測(cè)技術(shù)和激光雷達(dá)探測(cè)技術(shù)。

（1）圖像檢測(cè)技術(shù)。圖像檢測(cè)技術(shù)主要通過(guò)無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)。檢測(cè)用無(wú)人機(jī)安裝了高清的拍攝設(shè)備，可以對(duì)輸變電巡檢位置進(jìn)行拍攝，并將圖片和視頻文件儲(chǔ)存下來(lái)或傳輸?shù)降孛婵刂浦行牡挠?jì)算機(jī)中進(jìn)行分析和處理。地面控制系統(tǒng)可以利用智能識(shí)別系統(tǒng)對(duì)圖像進(jìn)行識(shí)別，也可以利用人工對(duì)圖像進(jìn)行檢測(cè)，判斷圖像中的輸變電線路是否出現(xiàn)故障。無(wú)人機(jī)應(yīng)當(dāng)搭載時(shí)下較為先進(jìn)的攝影設(shè)備，使圖像更加清晰，提高圖像檢測(cè)的準(zhǔn)確性。利用無(wú)人機(jī)拍攝輸變電線路可以發(fā)現(xiàn)線路中出現(xiàn)的導(dǎo)線斷股和桿塔變形等問(wèn)題。

（2）紅外探測(cè)技術(shù)。紅外線熱感應(yīng)技術(shù)能夠?qū)斪冸娋€路進(jìn)行溫度檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)輸變電線路中的不正常發(fā)熱點(diǎn)，在線路和接頭的故障檢測(cè)上發(fā)揮了重要的作用。

（3）激光雷達(dá)探測(cè)技術(shù)。利用激光雷達(dá)探測(cè)技術(shù)掃描輸變電線路走廊，能夠獲得輸變電線路的精確數(shù)據(jù)。將獲取的數(shù)據(jù)與無(wú)人機(jī)拍攝的高清影像結(jié)合起來(lái)，就可以利用相關(guān)軟件系統(tǒng)對(duì)輸變電線路進(jìn)行數(shù)字建模，準(zhǔn)確分析線路故障和隱患的位置。

3 輸變電線路巡檢系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

輸變電線路巡檢系統(tǒng)包括服務(wù)器和PDA手持設(shè)備，以供電局信息中心為基點(diǎn)將數(shù)據(jù)匯集起來(lái)集中處理。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中處理能夠?qū)崿F(xiàn)輸變電系統(tǒng)的宏觀觀測(cè)和調(diào)控，及時(shí)準(zhǔn)確地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而保障輸變電線路的安全運(yùn)行。系統(tǒng)建設(shè)架構(gòu)如圖1所示，其中的數(shù)據(jù)庫(kù)形式為MySQL和SQLite。輸變電巡檢系統(tǒng)包括前端巡檢系統(tǒng)和后臺(tái)管理系統(tǒng)。

圖1 輸變電巡檢系統(tǒng)架構(gòu)

3.1 輸變電前端巡檢系統(tǒng)

（1）數(shù)據(jù)同步功能。服務(wù)器會(huì)利用通訊網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至巡檢人員手持服務(wù)器端，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步。傳感器同步技術(shù)能夠讓信息及時(shí)匯總，并將分析信息傳輸至各個(gè)終端，讓輸變電線路的巡檢更具時(shí)效性。

（2）信息查詢(xún)功能。輸變電線路的巡檢人員可以利用手持終端進(jìn)行信息查詢(xún)，確定線路故障和隱患的位置和自己的定位，方面工作人員到達(dá)準(zhǔn)確的檢修點(diǎn)，節(jié)約了故障定位的時(shí)間，提高了輸變電線路巡檢工作效率。手持終端設(shè)備還能夠?qū)崿F(xiàn)臺(tái)賬的查詢(xún)，讓地面巡檢人員對(duì)輸變電線路的情況有更全面的了解。

（3）導(dǎo)航功能。輸變電線路巡檢工作人員可以利用輸變電前端巡檢系統(tǒng)進(jìn)行定位和導(dǎo)航。導(dǎo)航功能能夠幫助工作人員快速到達(dá)工作地點(diǎn)，還能夠幫助無(wú)人機(jī)制定最佳的巡檢路線。無(wú)人機(jī)的巡檢路線將會(huì)被記錄下來(lái)保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，后臺(tái)通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)線路的變化，及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)更新。

（4）數(shù)據(jù)采集功能。前端巡檢系統(tǒng)利用多種傳感器協(xié)同工作對(duì)坐標(biāo)及圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。輸變電線路巡檢人員利用手持終端設(shè)備設(shè)定需要進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的線路位置，就可以獲得目標(biāo)檢查點(diǎn)的坐標(biāo)等多種數(shù)據(jù)，然后，將數(shù)據(jù)傳輸至服務(wù)器進(jìn)行處理，生成圖像或數(shù)字模型，以便對(duì)目標(biāo)點(diǎn)的輸變電線路情況進(jìn)行具體分析。

3.2 輸變電后臺(tái)管理系統(tǒng)

（1）臺(tái)賬管理功能。輸變電線路巡檢人員能夠通過(guò)臺(tái)賬管理功能查詢(xún)桿塔和導(dǎo)地線的信息，并能將數(shù)據(jù)導(dǎo)出打印，讓巡檢工作中的數(shù)據(jù)查詢(xún)更方便快捷。

（2）缺陷信息管理功能。當(dāng)前端巡檢系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)輸變電線路的故障或隱患時(shí)，后臺(tái)管理系統(tǒng)會(huì)將輸變電線路的缺陷信息記錄下來(lái)，當(dāng)故障或隱患排除后，才能對(duì)缺陷信息進(jìn)行刪除。若輸變電線路的故障或隱患一直沒(méi)有排除，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警告，提示工作人員及時(shí)檢修。

（3）地圖信息管理功能。輸變電巡檢后臺(tái)系統(tǒng)能夠根據(jù)輸變電數(shù)據(jù)信息建立數(shù)字模型，將輸變電線路和線路周?chē)沫h(huán)境顯示在模型中。通過(guò)數(shù)字模型，巡檢人員能夠?qū)斪冸娋€路情況和線路所處環(huán)境有更直觀的把握，方便對(duì)輸變電線路狀態(tài)進(jìn)行觀測(cè)。

4 結(jié)語(yǔ)

設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行輸變電巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要遵從設(shè)計(jì)原則，使系統(tǒng)能夠促進(jìn)巡檢人員的工作。在巡檢系統(tǒng)中，應(yīng)運(yùn)用時(shí)下較為先進(jìn)的巡檢技術(shù)，通過(guò)技術(shù)提高線路巡檢效果。巡檢后臺(tái)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析和處理功能，對(duì)輸變電線路的前端數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確分析，讓輸變電線路巡檢工作智能化，方便巡檢人員進(jìn)行故障排除，保障輸變電線路的安全運(yùn)行。