輸電線路人機(jī)協(xié)同立體巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)

卞蓓蕾，江 炯，劉 鵬

（國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司寧波供電公司，浙江 寧波 315100）

0 引言

中國(guó)長(zhǎng)距離輸電線路眾多，基層巡檢作業(yè)負(fù)擔(dān)重、運(yùn)檢成本較高。近年來電網(wǎng)輸電（電纜）線路規(guī)模增長(zhǎng)迅速，以寧波市為例，高壓電纜近3年的年均增長(zhǎng)率達(dá)到12.17%，架空線路近3 年的年均增長(zhǎng)率達(dá)到5.2%。多回密集通道顯著增加，存在通道“1-N”風(fēng)險(xiǎn)和線路“N-1”風(fēng)險(xiǎn)。傳統(tǒng)的輸電線路人工巡檢運(yùn)行方式已不能滿足電網(wǎng)安全工作要求。

隨著“大云物移智”新技術(shù)迭代更新，360°高清可變焦監(jiān)控裝置、高清夜視裝置、輸電線路專用巡檢無人機(jī)、架空地線巡檢機(jī)器人、特殊車輛北斗定位裝置、振動(dòng)感應(yīng)地釘、移動(dòng)巡檢終端等高端裝備大量配置到人員和現(xiàn)場(chǎng)，機(jī)器代人已成為未來巡檢必然趨勢(shì)。在此基礎(chǔ)上，電網(wǎng)公司對(duì)無人機(jī)自動(dòng)巡檢系統(tǒng)、移動(dòng)巡檢工作模式等進(jìn)行了大量研究，取得了較大進(jìn)展，很多單位在無人機(jī)自動(dòng)化巡檢應(yīng)用、電纜隧道綜合監(jiān)控、圖像識(shí)別缺陷診斷、手持終端巡檢裝置使用等方面進(jìn)行了廣泛探索，但在一線班組實(shí)際應(yīng)用過程中，仍然存在著如下需要解決的難題［1-5］：

1）新裝備配置過程中，機(jī)器巡檢質(zhì)量良莠不齊，且版本迭代頻繁，常因機(jī)器巡檢質(zhì)量不高，一線班組機(jī)巡、人巡同時(shí)開展，增加了運(yùn)檢成本，亟需建立實(shí)操環(huán)境下的機(jī)器巡檢質(zhì)量評(píng)估與測(cè)試模型［6］。

2）實(shí)際工作中，新裝備配置種類、數(shù)量不同，對(duì)巡檢區(qū)域、巡檢項(xiàng)目覆蓋率不同，一線班組人機(jī)協(xié)同策略較為復(fù)雜，往往需要安排專人進(jìn)行管理，亟需建立統(tǒng)一管理后臺(tái)，通過典型場(chǎng)景建設(shè)，形成自動(dòng)任務(wù)派發(fā)計(jì)算模型［7-8］。

3）大量新裝備配置后，一方面極大方便了數(shù)據(jù)采集，豐富了數(shù)據(jù)來源，另一方面也對(duì)原有的輸電設(shè)備管理機(jī)制帶來了沖擊，同時(shí)新裝備本身的健康狀態(tài)管理也成為必須解決的問題，亟需建立狀態(tài)評(píng)估與跟蹤模型［9-11］。

本文梳理輸電、電纜線路及通道的各類新裝備，在寧波部分區(qū)域建設(shè)實(shí)踐示范區(qū)，建立實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證算法，構(gòu)建統(tǒng)一管理后臺(tái)，設(shè)計(jì)基于人機(jī)協(xié)同的輸電線路立體巡檢系統(tǒng)，解決了上述問題。

1 總體架構(gòu)

輸電線路立體巡檢系統(tǒng)嘗試通過深化前端感知設(shè)備數(shù)據(jù)交互、智能聯(lián)動(dòng)，進(jìn)行輔助狀態(tài)研判、巡檢策略智能生成，探索實(shí)現(xiàn)輸電線路數(shù)字化運(yùn)檢。系統(tǒng)整體遵從感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺(tái)層、應(yīng)用層的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，感知層采集人工巡檢、無人機(jī)終端巡檢、前端在線裝置監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等通過網(wǎng)絡(luò)層傳輸至數(shù)據(jù)池，在平臺(tái)層經(jīng)過數(shù)據(jù)可信度評(píng)估、應(yīng)用場(chǎng)景分析、巡檢策略優(yōu)化等形成巡檢策略，傳達(dá)至應(yīng)用層，用于無人機(jī)巡檢計(jì)劃執(zhí)行、在線監(jiān)測(cè)采集周期調(diào)整、人工巡檢任務(wù)派單等。此系統(tǒng)在硬件設(shè)計(jì)上，與現(xiàn)行研究差異不大，本文研究重點(diǎn)為平臺(tái)層工作邏輯建設(shè)，即關(guān)鍵模型設(shè)計(jì)與驗(yàn)證。

輸電線路立體巡檢系統(tǒng)平臺(tái)層包含兩種工作模式，如圖1所示，模式一為前端感知裝置可信度測(cè)試模式，定期采集分析前端感知層裝置數(shù)據(jù)，通過預(yù)設(shè)模型開展裝置可信度評(píng)估，是立體巡檢系統(tǒng)工作基礎(chǔ)。模式二為巡檢工作生產(chǎn)管理模式，在前端裝置數(shù)據(jù)采集基礎(chǔ)上，通過典型工作場(chǎng)景判定，制定并下達(dá)人工巡視任務(wù)、無人機(jī)巡檢周期、在線監(jiān)測(cè)裝置采集及投退策略。

圖1 輸電線路立體巡檢系統(tǒng)平臺(tái)層工作模式

2 感知層裝置可信度評(píng)估模型

平臺(tái)層以半年為周期，開展感知層裝置可信度校驗(yàn)。圍繞輸電線路、通道巡檢項(xiàng)目，建立前端感知裝置與人工巡檢數(shù)據(jù)池，采集數(shù)據(jù)形成數(shù)據(jù)集D1、人工巡檢數(shù)據(jù)形成數(shù)據(jù)集D2、立體巡檢感知層數(shù)據(jù)集D、有效數(shù)據(jù)Dval，D=D1+D2。當(dāng)Dval=D時(shí)，立體巡檢效率最高，即人機(jī)協(xié)同效率最高，其取決于兩個(gè)因素：一是D1與D2數(shù)據(jù)來源項(xiàng)目重合度，即機(jī)器代人程度；二是D1與D2數(shù)據(jù)結(jié)果一致性，即機(jī)器代人可靠性。

表1所示為部分巡檢項(xiàng)目通過建立立體巡檢示范區(qū)按項(xiàng)目開展數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)驗(yàn)證。根據(jù)數(shù)據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景，設(shè)置可接受偏差度，當(dāng)機(jī)器巡檢與人工巡檢結(jié)果偏差度低于要求值時(shí)，采用機(jī)巡數(shù)據(jù)，反之，采用人工巡檢數(shù)據(jù)，即：

表1 輸電線路巡檢項(xiàng)目舉例

式中：Px為人巡、機(jī)巡未重合項(xiàng)目；Pi為某人巡、機(jī)巡重合項(xiàng)目產(chǎn)生的數(shù)據(jù)；i為巡檢項(xiàng)目編號(hào)；n為機(jī)巡、人巡重合項(xiàng)目總數(shù)量；和分別為該項(xiàng)目機(jī)巡、人巡產(chǎn)生的數(shù)據(jù)；θi為機(jī)巡與人巡偏差率；為設(shè)定的該項(xiàng)目可接受偏差率。

當(dāng)和返回?cái)?shù)據(jù)為數(shù)值型時(shí)，直接代入公式計(jì)算，例如紅外測(cè)溫所得值。當(dāng)和返回?cái)?shù)據(jù)為圖像、視頻等非數(shù)值型數(shù)據(jù)時(shí)，為人工巡視缺陷判斷結(jié)果，則存在兩種情況，一是圖像識(shí)別與診斷技術(shù)成熟時(shí)，后臺(tái)對(duì)缺陷判斷結(jié)果；二是圖像識(shí)別經(jīng)人工輔助判斷后返回的結(jié)果，在偏差率評(píng)估時(shí)，由專家組對(duì)和質(zhì)量分別評(píng)分，進(jìn)行計(jì)算。

1個(gè)月內(nèi)，各項(xiàng)目機(jī)器巡視與人工巡視分別采集數(shù)據(jù)100次，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示。

表2 巡檢項(xiàng)目機(jī)巡、人巡偏差度評(píng)估

在實(shí)際使用中，可通過該方法對(duì)感知裝置進(jìn)行定期評(píng)估，根據(jù)對(duì)不同項(xiàng)目可接受偏差度要求，選擇機(jī)巡或人巡策略。

3 立體巡檢決策模型

3.1 立體巡檢典型場(chǎng)景

感知層裝置評(píng)估完成后，在平臺(tái)層中設(shè)置五種典型巡檢場(chǎng)景。根據(jù)不同場(chǎng)景要求，設(shè)置各巡檢項(xiàng)目可接受偏差率，則人機(jī)協(xié)同最優(yōu)巡檢策略T由應(yīng)用層管理后臺(tái)作業(yè)計(jì)劃模塊派發(fā)至班組移動(dòng)作業(yè)終端，機(jī)器巡檢項(xiàng)目根據(jù)管理平臺(tái)指令自行啟動(dòng)［12］。五種典型巡檢場(chǎng)景如下：

1）常規(guī)巡檢場(chǎng)景。根據(jù)常規(guī)巡檢項(xiàng)目特點(diǎn)，設(shè)定可接受偏差率，見表3，結(jié)合基礎(chǔ)策略、特殊區(qū)域維護(hù)、無人機(jī)禁飛區(qū)管理、電纜隧道（管廊）前端機(jī)器配置情況，生成人員、無人機(jī)、全景可視裝置、隧道機(jī)器人協(xié)同巡檢策略，根據(jù)巡檢策略自動(dòng)生成巡檢年計(jì)劃、月計(jì)劃以及周計(jì)劃，每半年根據(jù)式（1）開展一次偏差率校驗(yàn)，則：

式中：Tx為人巡、機(jī)巡未重合項(xiàng)目；n為機(jī)巡、人巡重合項(xiàng)目總數(shù)量。

巡檢執(zhí)行中，前端裝置和人員執(zhí)行已生成的巡檢計(jì)劃如圖2所示，在計(jì)劃生成后，無人機(jī)通過數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)應(yīng)用進(jìn)行巡檢，人員、全景可視裝置、隧道機(jī)器人等工作流程與無人機(jī)一致。

圖2 前端裝置工作示例——無人機(jī)終端巡檢流程

2）跳閘處置場(chǎng)景。挑選機(jī)巡策略集合，通過分布式故障診斷裝置，監(jiān)控線路故障電流及波形，形成故障定位與雷電分析初判結(jié)果，在預(yù)叛故障區(qū)段執(zhí)行特殊巡視策略，如表3所示，由應(yīng)用層管理平臺(tái)派發(fā)至機(jī)巡終端、人巡終端，特殊巡檢項(xiàng)目根據(jù)設(shè)定順序依次觸發(fā)，即：

式中：m為跳閘處置場(chǎng)景下機(jī)巡策略集合中巡檢項(xiàng)目數(shù)量。

3）災(zāi)害預(yù)警場(chǎng)景。接入覆冰預(yù)測(cè)與預(yù)報(bào)、臺(tái)風(fēng)預(yù)警監(jiān)測(cè)兩類監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，預(yù)警后啟動(dòng)特定巡檢策略集合，如表3所示。覆冰預(yù)警時(shí)，進(jìn)入實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)狀態(tài)，根據(jù)微氣象數(shù)據(jù)、覆冰拉力數(shù)據(jù)、導(dǎo)線溫度數(shù)據(jù)、圖像監(jiān)測(cè)、氣象預(yù)報(bào)等分析72 h 預(yù)測(cè)覆冰厚度、覆冰環(huán)境持續(xù)時(shí)長(zhǎng)、覆冰厚度估算、覆冰拉力增長(zhǎng)率等數(shù)據(jù)，提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和圖像支撐。臺(tái)風(fēng)預(yù)警時(shí)，通過分析臺(tái)風(fēng)氣象信息、電網(wǎng)運(yùn)行信息、在線監(jiān)測(cè)、最新應(yīng)急準(zhǔn)備情況、臺(tái)風(fēng)影響與對(duì)應(yīng)歷史數(shù)據(jù)等大數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)分析臺(tái)風(fēng)對(duì)電網(wǎng)影響以及應(yīng)急準(zhǔn)備需求，開展抗臺(tái)應(yīng)急措施和力量調(diào)配［13］，即：

表3 立體巡檢典型場(chǎng)景舉例

式中：m′為災(zāi)害預(yù)警場(chǎng)景下機(jī)巡策略集合中巡檢項(xiàng)目數(shù)量。

4）安全監(jiān)護(hù)場(chǎng)景。適用于隧道（管廊）內(nèi)應(yīng)急逃生，接入消防告警監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，消防啟動(dòng)后，隧道內(nèi)全景可視裝置判斷人員位置，通過聲光裝置在全隧道（管廊）通報(bào)危險(xiǎn)情況，播音器引導(dǎo)人員撤離，啟動(dòng)應(yīng)急燈、應(yīng)急報(bào)警裝置，確認(rèn)隔離區(qū)間無人后，自主關(guān)閉防火門，阻斷危險(xiǎn)源。

5）擴(kuò)展應(yīng)用場(chǎng)景。根據(jù)特殊需求制定巡檢策略集，滿足擴(kuò)展應(yīng)用需要，例如聯(lián)動(dòng)架空線路載流量，通過視頻采集線路弧垂、導(dǎo)線張力等，探索線路載流裕度；聯(lián)動(dòng)電纜線路載流量，通過采集電纜內(nèi)置測(cè)溫儀數(shù)值、電纜接地環(huán)流、電纜局放數(shù)值，探索電纜載流裕度。

3.2 輸電設(shè)備、前端裝置狀態(tài)評(píng)估

在式（2）基礎(chǔ)上，輸電設(shè)備、前端裝置通過巡檢數(shù)據(jù)進(jìn)行狀態(tài)評(píng)估，評(píng)估數(shù)據(jù)來源包含實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)。評(píng)估結(jié)果分為兩種情況，狀態(tài)正常則巡檢策略執(zhí)行正常周期，狀態(tài)異常執(zhí)行特殊巡檢周期。

3.2.1 輸電設(shè)備狀態(tài)動(dòng)態(tài)評(píng)估

如圖3 所示，感知層監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)設(shè)備臺(tái)賬、帶電檢測(cè)數(shù)據(jù)、停電試驗(yàn)數(shù)據(jù)等多維度指標(biāo)，形成數(shù)據(jù)池，建立診斷模型。在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與規(guī)程值相比，超出預(yù)警值的判定為異常，多個(gè)類型在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)告警情況相互驗(yàn)證，形成狀態(tài)評(píng)估結(jié)果，根據(jù)評(píng)估結(jié)果調(diào)整監(jiān)測(cè)周期。以電纜設(shè)備為例，一是電纜高頻局放、光纖測(cè)溫、紅外測(cè)溫、接地環(huán)流、內(nèi)置式測(cè)溫等在線監(jiān)測(cè)定期與規(guī)程規(guī)定值比對(duì)、與歷史值縱向比對(duì)，形成評(píng)估報(bào)告；二是根據(jù)評(píng)估報(bào)告，自行調(diào)整監(jiān)測(cè)周期，并進(jìn)行各在線監(jiān)測(cè)數(shù)值間的多源驗(yàn)證；三是聯(lián)動(dòng)管理后臺(tái)巡視周期模塊，以設(shè)備狀態(tài)評(píng)估結(jié)果為依據(jù)，動(dòng)態(tài)調(diào)整巡視周期。

圖3 輸電設(shè)備狀態(tài)動(dòng)態(tài)評(píng)估

3.2.2 前端監(jiān)測(cè)裝置狀態(tài)動(dòng)態(tài)評(píng)估

如圖4所示，前端監(jiān)測(cè)裝置設(shè)定自檢程序，自檢異常的進(jìn)入退出運(yùn)行狀態(tài)。自檢正常的，設(shè)定前端監(jiān)測(cè)裝置狀態(tài)評(píng)估模型，與最近一次人工巡檢數(shù)據(jù)相比，不超過設(shè)定可接受偏差率為正常，可繼續(xù)運(yùn)行，超過則進(jìn)入退出運(yùn)行狀態(tài)。以電纜隧道監(jiān)測(cè)裝置為例，一是通過邊緣計(jì)算中心設(shè)定在線監(jiān)測(cè)裝置、環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置、環(huán)境控制裝置、消防監(jiān)測(cè)裝置、消防控制裝置、巡檢機(jī)器人、視頻監(jiān)控、安防監(jiān)測(cè)裝置、安防控制裝置等定期自檢。二是聯(lián)動(dòng)帶電檢測(cè)模塊，自行反向校驗(yàn)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)，自主控制在線監(jiān)測(cè)設(shè)備投退。三是聯(lián)動(dòng)集中監(jiān)控平臺(tái)班組計(jì)劃模塊，自主生成異常裝置檢修計(jì)劃。

圖4 前端監(jiān)測(cè)裝置狀態(tài)動(dòng)態(tài)評(píng)估

3.3 輸電通道自主巡檢

在式（1）基礎(chǔ)上，通過壓縮Px、減小θi或適當(dāng)提高θi′，可以在通道巡檢上最大化實(shí)現(xiàn)機(jī)器代人。通過智慧感知系統(tǒng)的安裝與完善，加強(qiáng)對(duì)輸電通道的實(shí)時(shí)感知控制，進(jìn)一步優(yōu)化通道巡檢策略［14-16］。

3.3.1 線路通道自主巡檢

1）架空線路通道自主巡檢功能設(shè)計(jì)

從日夜間可視化自主巡檢、特殊危險(xiǎn)點(diǎn)防外破監(jiān)測(cè)、無人機(jī)自主巡檢三個(gè)維度進(jìn)行功能設(shè)計(jì)，如圖5所示。一是利用具備360°全景可視、星光夜視能力的圖像視頻等可視化裝置，輔以圖像智能識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)重要輸電線路通道全景可視。500 kV架空輸電線路實(shí)現(xiàn)逐塔可視，220 kV及以下架空輸電線路的“三跨”等重要跨越區(qū)段、機(jī)械外破區(qū)段等特殊區(qū)段實(shí)現(xiàn)通道可視。二是開發(fā)智能防外破功能模塊，通過建立基于GIS 的線路電子地圖，在線路周圍設(shè)置電子圍欄。將北斗定位防外破裝置安裝到吊機(jī)、灌漿車等特種車輛上，通過北斗衛(wèi)星定位實(shí)時(shí)掌握特種車輛位置，越線告警推送，實(shí)現(xiàn)輸電線路由“人防”到“技防”，由被動(dòng)防控到主動(dòng)預(yù)警。三是開展無人機(jī)自主巡檢。建立基于高精度定位和三維點(diǎn)云模型自主航線庫，推進(jìn)航線自動(dòng)生成與調(diào)用、一鍵作業(yè)及標(biāo)準(zhǔn)化巡檢拍攝、精準(zhǔn)返航等功能實(shí)用化，實(shí)現(xiàn)適航區(qū)域500 kV 及以上線路點(diǎn)云數(shù)據(jù)、自主巡檢航線全覆蓋。基于變電站-變電站建設(shè)全方位遠(yuǎn)程自主起降的無人值守機(jī)巢，搭配長(zhǎng)航時(shí)無人機(jī)，實(shí)現(xiàn)輸電線路通道、桿塔遠(yuǎn)程自主巡檢和應(yīng)急處置。

圖5 架空線路通道自主巡檢

2）常規(guī)電纜通道自主巡檢功能設(shè)計(jì)

從常規(guī)電纜通道外部可視化、特殊危險(xiǎn)點(diǎn)防外破監(jiān)測(cè)、工井異動(dòng)監(jiān)測(cè)三方面進(jìn)行功能設(shè)計(jì)，如圖6所示。利用通道可視化裝置，一是對(duì)電纜通道進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控及定點(diǎn)、定時(shí)抓拍照片留檔，每日通過視頻遠(yuǎn)程巡檢電纜通道狀況。二是實(shí)現(xiàn)電纜通道危險(xiǎn)點(diǎn)智能管控。當(dāng)電纜通道保護(hù)區(qū)出現(xiàn)大型機(jī)械施工時(shí)，聯(lián)動(dòng)智能地釘、電子樁、可視化裝置等，確認(rèn)告警信息并及時(shí)推送告警，后臺(tái)聯(lián)動(dòng)通道可視化裝置，進(jìn)行拍照或視頻取證推送。三是實(shí)現(xiàn)防盜自主告警。當(dāng)電纜工作井蓋板被非法開啟時(shí)，聯(lián)動(dòng)工井防異動(dòng)裝置，告警信息及時(shí)推送，并通過可視化裝置拍照取證，實(shí)現(xiàn)防盜智能告警。使普通通道巡檢從有人員駐守模式轉(zhuǎn)變?yōu)闊o人巡檢模式，有效減少作業(yè)人員投入。

圖6 常規(guī)電纜通道自主巡檢

3）電纜隧道（管廊）自主巡檢功能設(shè)計(jì)

將巡檢機(jī)器人與電纜本體狀態(tài)監(jiān)測(cè)、隧道環(huán)境監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)控聯(lián)動(dòng)，進(jìn)行功能設(shè)計(jì)，如圖7所示。利用高性能巡檢機(jī)器人聯(lián)動(dòng)在線監(jiān)測(cè)裝置、環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備、視頻動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)及安防系統(tǒng)等，針對(duì)隧道內(nèi)電纜本體、附屬設(shè)備、附屬設(shè)施等對(duì)象，巡檢機(jī)器人按例行巡檢計(jì)劃、故障巡檢、臨時(shí)巡檢等任務(wù)沿軌道移動(dòng)，并進(jìn)行高清視頻及圖像記錄，發(fā)現(xiàn)異常可向管理后臺(tái)發(fā)出警告，并自動(dòng)記錄報(bào)警信息，后臺(tái)可隨機(jī)調(diào)取電纜運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，判斷是否出現(xiàn)險(xiǎn)情。巡檢機(jī)器人對(duì)隧道內(nèi)電纜本體及其附屬設(shè)備、設(shè)施進(jìn)行紅外圖像數(shù)據(jù)采集，分析各類檢測(cè)點(diǎn)溫度是否異常并自動(dòng)生成任務(wù)報(bào)表，發(fā)生異常時(shí)可自主告警。利用隧道巡檢機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自動(dòng)與手動(dòng)巡檢、紅外熱成像采集、雙向語音、自檢與自充電、主動(dòng)報(bào)警、巡檢報(bào)告自動(dòng)生成等功能，使電纜隧道的巡檢工作從傳統(tǒng)的“人工巡視+帶電檢測(cè)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皺C(jī)器巡視+監(jiān)測(cè)驗(yàn)證”。

圖7 電纜隧道（管廊）自主巡檢

3.3.2 通道自主巡檢策略優(yōu)化

架空線路通道巡檢方面，通過無人機(jī)、可視化和智能防外破設(shè)備，調(diào)整人工巡檢的周期和要求。到位巡檢由人工巡檢開展，每月一次。通道巡檢為無人機(jī)巡檢，每月一輪，可視化巡檢每小時(shí)一輪，人工巡檢每周一次。保電巡檢根據(jù)保電等級(jí)增加可視化巡檢。危險(xiǎn)點(diǎn)巡檢根據(jù)等級(jí)制定差異化要求，其中一級(jí)危險(xiǎn)點(diǎn)可視化巡檢20 min一輪，人工駐守；二級(jí)危險(xiǎn)點(diǎn)可視化巡檢20 min一輪，人工巡檢每天一次；三級(jí)危險(xiǎn)點(diǎn)可視化巡檢20 min 一輪，人工做好應(yīng)急響應(yīng)，不需開展周期性巡檢。

電纜通道巡檢方面，通過機(jī)器人、通道可視化裝置、智能地釘、工井防異動(dòng)裝置等前端感知設(shè)備，對(duì)電纜線路通道巡檢周期進(jìn)行優(yōu)化。普通電纜通道巡檢由人工2周一次調(diào)整為可視化巡檢白天100 min一輪，外加一月一次人工到位巡檢。隧道內(nèi)部通道周期巡檢調(diào)整為機(jī)器人每日例行巡檢，外加1月一次人工到位巡檢。保電巡檢根據(jù)保電等級(jí)要求，在原有人工保電巡檢基礎(chǔ)上增加可視化巡檢。危險(xiǎn)點(diǎn)巡檢根據(jù)危險(xiǎn)點(diǎn)等級(jí)制定不同巡檢要求，其中三級(jí)電纜危險(xiǎn)點(diǎn)人工駐守1天一次，外加可視化20 min一輪；四級(jí)電纜危險(xiǎn)點(diǎn)可視化1h一輪，外加2周一次人工到位巡檢。除常規(guī)性巡檢以外，特殊巡檢、應(yīng)急響應(yīng)要求30 min 內(nèi)開展聯(lián)動(dòng)處置。借助隧道通道自主巡檢，將示范區(qū)內(nèi)隧道運(yùn)檢人數(shù)從當(dāng)前的6人調(diào)整至2人，達(dá)到減員增效。通過隧道通道自主巡檢，未來兩年內(nèi)新增隧道、管廊的情況下不新增運(yùn)維人員，提高運(yùn)維效率。

4 應(yīng)用實(shí)踐

該系統(tǒng)在寧波前灣智慧輸電示范區(qū)、“泛三江”智慧電纜示范區(qū)進(jìn)行了實(shí)用化驗(yàn)證。“泛三江”智慧電纜示范區(qū)覆蓋18回110 kV及以上電纜線路共73 km，存在3 處外破危險(xiǎn)點(diǎn)，按新模式巡檢，配備2人通過遠(yuǎn)程可視化即可完成巡檢工作。前灣智慧輸電示范區(qū)安裝全景可視化設(shè)備455套，結(jié)合無人機(jī)巡檢，形成前端全視角、全時(shí)段立體巡檢，實(shí)現(xiàn)通道全景可視、隱患全程管控，有效替代了大部分人工巡檢，巡檢工作效率明顯提升，如圖8所示，與常規(guī)人工巡檢相比，某500 kV 線路通道巡檢效率提升約5 倍，某220 kV 線路樹障巡檢效率提升約3.5 倍，某110 kV 線路桿塔精細(xì)化巡檢效率提升約4倍。

圖8 示范區(qū)部分巡檢工作效率對(duì)比

5 結(jié)語

本文通過對(duì)輸電線路人機(jī)協(xié)同立體巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)與示范區(qū)建設(shè)實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)了前端感知層裝置可信度評(píng)估、人機(jī)協(xié)同巡檢策略生成、通道自主巡檢等功能，提高了工作效率、降低運(yùn)檢成本，更好地保障了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)減輕了一線班組工作負(fù)擔(dān)，在實(shí)操層面對(duì)人機(jī)協(xié)同作業(yè)具有一定參考意義。需要注意的是，提升機(jī)巡質(zhì)量，例如圖像識(shí)別準(zhǔn)確性、缺陷診斷有效性等，是機(jī)器代人最直接、有效的措施，這方面需要更加深入地研究，才能使巡檢系統(tǒng)更為科學(xué)、高效。