信息化輸電線路巡檢管理系統(tǒng)的優(yōu)化應(yīng)用研究

國網(wǎng)江蘇省電力公司南京供電公司 周雨奇 荊 彧

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力技術(shù)不斷完善，供電的可靠性不斷提高，電網(wǎng)的輸送能力也大大增強，此時輸電線路巡查就顯得尤為重要。較于傳統(tǒng)的線路巡視方法，信息化輸電線路巡檢優(yōu)化系統(tǒng)對線路巡視以及數(shù)據(jù)的處理、設(shè)備的大小和使用等方面都有較大的提升。結(jié)合當前的信息化技術(shù)，我國技術(shù)人員開發(fā)了多種線路巡視系統(tǒng)：GPS 巡檢系統(tǒng)、直升機巡檢系統(tǒng)、無人駕駛直升機巡檢系統(tǒng)、智能機器人巡檢系統(tǒng)等等，應(yīng)用于實際巡檢過程中，都達到了很好的效果。

1 傳統(tǒng)線路巡視的缺點

在修建高壓輸電線路時，建造場地常常處于較為偏遠的地區(qū)，例如鄉(xiāng)間田野等等，具有交通不便、環(huán)境惡劣的特點。因此，以前建造輸電線路時主要利用人力來完成，利用機械化方法建造的不多[1]。但隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)隨之發(fā)展飛快，施工過程機械化成分日益提高，并建立了信息化輸電線路巡檢管理系統(tǒng)。但此系統(tǒng)還存在一些問題，以下將對其進行具體分析。

1.1 線路巡視方式落后

之前，線路巡視大都采用人工巡視，并用手寫對巡視情況進行記錄，這種巡視方式有很大的不足之處。首先，人工巡視時，可能會由于天氣等不良原因，造成巡視數(shù)據(jù)的丟失以及損壞，而且對巡檢人員自身的安全也沒有極好的保障。其次，巡檢人員對于工作的積極性、狀態(tài)等等不能進行有效監(jiān)督。此外，巡視工作需要巡檢人員對周圍環(huán)境、路線和記錄方式等較為熟悉，所以巡檢人員一般工作時間都很長。而巡檢人員經(jīng)過長時間的巡視，再次面對復(fù)雜和繁瑣的巡檢工作，積極性難免會降低，從而導(dǎo)致巡檢管理的效率降低。

1.2 巡檢人員掌握相關(guān)技術(shù)較少

傳統(tǒng)的輸電線路巡檢人員采用手工紙質(zhì)進行記錄，然后再對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計。這種記錄方式對巡檢人員的技術(shù)要求不高，所以大部分的巡檢人員都存在相關(guān)專業(yè)技術(shù)掌握不強，不太熟悉信息化的管理系統(tǒng)的問題。同時，相較于現(xiàn)在，之前的巡檢人員只負責(zé)記錄，對數(shù)據(jù)進行簡單處理。但是在巡視過程中電線路出現(xiàn)的問題，不能及時的進行維修處理[2]，降低了巡檢的質(zhì)量。為了電網(wǎng)向更大規(guī)模發(fā)展，滿足當代電力的需求，巡檢人員需要掌握更多的技術(shù)相關(guān)知識，加強日常的學(xué)習(xí)與指導(dǎo)，以確保輸電線路可以達到目標需求。

1.3 設(shè)備質(zhì)量相對較低

傳統(tǒng)的線路巡視的設(shè)備性能較低，尤其會出現(xiàn)工作壓力大時線路發(fā)生故障的問題。而且在惡劣情況中，例如低溫或者高溫時輸電線路容易損壞，不能適用于更廣泛的地區(qū)。

1.4 巡查結(jié)果及時性差

傳統(tǒng)的輸電線路巡查采用人工巡查的方式，導(dǎo)致不能及時掌握輸電線路中存在的隱患。而很多重大事故的發(fā)生大都與線路隱患得不到及時解決，或者解決的不徹底有關(guān)。同時缺少相關(guān)軟件設(shè)施來檢測并跟蹤記錄隱患，導(dǎo)致輸電線路以及硬件設(shè)施等等存在的隱患不能進行有效記錄。

1.5 數(shù)據(jù)的準確性和效率低

傳統(tǒng)的輸電線路使用手寫的方式記錄檢測、巡檢到的有關(guān)數(shù)據(jù)。這可能會造成信息的遺失、不全面和不正確性，而且這種方式具有很大的隨意性。保存數(shù)據(jù)時不方面，將數(shù)據(jù)信息錄入電腦時耗時較長，且正確性難免會降低，不能保證輸電線路數(shù)據(jù)的準確性。

2 輸電線路巡檢系統(tǒng)的優(yōu)化

為了更切實的滿足用戶對電網(wǎng)的需求，提高輸電線路的效率和質(zhì)量，國家電網(wǎng)開發(fā)了多種信息化巡檢技術(shù)來適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境。以下幾種系統(tǒng)均實現(xiàn)了無需紙張記錄，提高了輸電線路信息的準確性。

2.1 使用GPS 巡檢系統(tǒng)

信息化線路巡視系統(tǒng)采用GPS 進行定位，相關(guān)人員使用掌上PDA 對線路進行巡視。這是一種數(shù)據(jù)準確性高，而且非常方便的管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是基于手機、電腦和服務(wù)器三者之間的互相通信功能，為巡檢人員提供相應(yīng)的服務(wù)，如路線導(dǎo)航、天氣情況以及信息服務(wù)等等。同時，手機端可以提供詳細的路線并進行導(dǎo)航、線路巡視路徑的路線并上傳以及易發(fā)生風(fēng)險地區(qū)的提醒等，可以保障巡檢人員的自身安全情況。電腦端可以進行對收集到的數(shù)據(jù)信息加工處理，導(dǎo)出相關(guān)日志，以及對巡檢人員的路徑進行更新等操作。服務(wù)器端對手機端和電腦端提供相應(yīng)服務(wù)，包括對路線數(shù)據(jù)的觀察以及對危險地區(qū)等級的劃分等等。

可見GPS 巡檢系統(tǒng)完全具備了對線路、桿塔等全部狀況的實時查詢功能，這就對巡檢人員的工作積極性有了良好的判斷。利用信息化對數(shù)據(jù)進行采集處理，相較于傳統(tǒng)的人工方法，數(shù)據(jù)準確性大大提高。

2.2 直升機巡檢系統(tǒng)

直升機巡檢主要是通過直升機進行巡檢輸電線路，其中結(jié)合了一些信息化軟件系統(tǒng)，例如：紫外成像儀、查分GPS 定位儀以及攝像機等等。使用直升機進行巡檢可以高效地完成巡檢工作，實時監(jiān)測輸電線路的情況，而且會自動生成巡檢結(jié)果的數(shù)據(jù)和分析報告。

相較于傳統(tǒng)的人工巡檢方式，直升機巡檢可以利用高清攝像頭，更全面、更廣泛、更快速地了解到輸電線路的整體情況，比如線路的數(shù)據(jù)、線路中可能存在的缺陷等。同時，直升機巡檢系統(tǒng)不受地理位置和地形的限制，很好地保護巡檢地區(qū)的生物多樣性。

2.3 無人機巡檢系統(tǒng)

無人駕駛直升機巡檢系統(tǒng)中有兩個組成部分：無人直升機平臺和檢測系統(tǒng)。其中無人直升機主要負責(zé)飛行；檢測系統(tǒng)負責(zé)對輸電線路進行巡檢。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)一鍵式自主升降、紅外熱圖、可見光與紅外雙重測試、多路雙向同步傳輸、軌跡實時展示、自動巡檢、安全預(yù)警策略、航線自動跟蹤、三維程控飛行[3]這九大功能。無人機根據(jù)自身軟件，對可見光影像和紅外光視頻等多種相關(guān)數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)分析，利用網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿募芾硐到y(tǒng)。文件管理系統(tǒng)會對分析結(jié)果進行進一步分析并記錄相關(guān)結(jié)果，利于后續(xù)相關(guān)人員的查閱[4]。

目前，很多輸電線路建造在地形較復(fù)雜的地區(qū)，巡視線路的時候，環(huán)境非常惡劣。采用無人駕駛直升機巡檢系統(tǒng)可以同時多維度地進行巡檢，極大程度上提高了輸電線路數(shù)據(jù)的可靠性，同時還可以提升了工作效率和輸電線路的工作范圍，降低了對人力的需求。

2.4 機器人巡檢系統(tǒng)

機器人是按照人的身體形態(tài)設(shè)計的，巡檢機器人亦是如此。但為了能夠巡檢線路、傳輸數(shù)據(jù)，它還包括了GPS 定位導(dǎo)航系統(tǒng)、數(shù)據(jù)診斷傳輸系統(tǒng)[5]等等。巡檢過程中，根據(jù)GPS 定位導(dǎo)航系統(tǒng)進行路線執(zhí)行，行動如人一樣自在，可自然地跨越道路上的障礙，身體中自帶檢測設(shè)備，并自行對檢測到的數(shù)據(jù)進行記錄、分析，全程通過攝像機實時監(jiān)測狀態(tài)。分析完成后通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送給專業(yè)人員，專業(yè)人員根據(jù)數(shù)據(jù)可以知道輸電線路是否損壞，是否發(fā)生故障，進而及時進行處理。

以上四種輸電線路巡檢系統(tǒng)均對線路進行了可視化處理，對輸電線路以及所處的環(huán)境作為整體，進行系統(tǒng)性的巡檢。并將巡檢過程中檢測到的數(shù)據(jù)進行整理并分析，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)较鄳?yīng)的文件系統(tǒng)中。將巡檢過程進行可視化處理后，專業(yè)人員便可實時遠程監(jiān)測線路的運行情況，及時對未知隱患進行處理。

3 信息化線路巡檢管理系統(tǒng)優(yōu)化的優(yōu)點

可靠性：隨著技術(shù)的發(fā)展，電氣技術(shù)和系統(tǒng)不斷完善。在經(jīng)過長時間的數(shù)據(jù)測試后，相關(guān)技術(shù)系統(tǒng)已逐漸穩(wěn)定且成熟，其性能十分可靠。同時一些系統(tǒng)軟件設(shè)計之初，融合了網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)安全以及用戶接口管理等有關(guān)方面，提升了系統(tǒng)的容錯性。

開放性：遵循業(yè)界主流的標準，對數(shù)據(jù)庫操作、產(chǎn)品集合和開發(fā)工具等采取標準化設(shè)計模式以及開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，和當前的電力自動化系統(tǒng)和線路巡檢管理系統(tǒng)進行完美融合，充分體現(xiàn)了系統(tǒng)的全面開放性。

易用性：基于對系統(tǒng)的圖形操作界面進行人性化設(shè)計處理，巡查系統(tǒng)軟件設(shè)置的較簡單易學(xué)，而且更為直觀，便于巡檢人員的學(xué)習(xí)、應(yīng)用，并對線路數(shù)據(jù)進行處理等。

擴展性：信息化線路管理系統(tǒng)配置靈活，且組合方式多種多樣。系統(tǒng)中的軟件功能強大，可以滿足不同用戶的需求。

實時性：利用GPS 定位系統(tǒng)，工作人員實時監(jiān)測輸電線路的運行情況，并對輸電線路中存在的問題進行預(yù)測和及時性處理，可以避免一些重大事故的發(fā)生，對輸電線路的穩(wěn)定運行提供保障。

4 信息化線路巡檢管理系統(tǒng)優(yōu)化應(yīng)用

當前管理優(yōu)化系統(tǒng)具有配置較高、涉及功能多、簡單易學(xué)等優(yōu)點，所以在應(yīng)用過程中得到了很好的效果。同時巡檢設(shè)備的功能強大、定位準確、便于攜帶、性能好，在極端惡劣的情況下仍可以繼續(xù)工作。觀察數(shù)據(jù)和記錄數(shù)據(jù)更準確，可以根據(jù)GPS 對線路的實時情況進行規(guī)劃、制定和修改。同傳統(tǒng)的巡查設(shè)備相比，有了很大的進步，較大程度上提高了巡檢管理的效率和質(zhì)量。文中以500kV 輸電線路為例，講述信息化線路巡查管理在運行中的應(yīng)用。

4.1 三維信息系統(tǒng)

利用信息化技術(shù)，將原本的三維物體模型以及衛(wèi)星圖像進行輸電線路設(shè)備的可設(shè)計管理。采用兩種不一樣的飛行模式，分別是自上而下和自下而上。這兩種飛行模式通過對輸電線路設(shè)備和已知空間目標的地理位置和相對位置進行分析，結(jié)合天氣、實時路徑等多種因素，提供多種不同的方法。相關(guān)人員可以根據(jù)提供的方法進行實景導(dǎo)航，更快地到達目標地點，同時也節(jié)省了大量時間。利用這種三維地理信息系統(tǒng)，不僅可以定位到地面的地點，還可以直接定位到衛(wèi)星上，利用信息化技術(shù)，生成三維的地理圖像。新的技術(shù)人員通過觀察系統(tǒng)飛行演示時產(chǎn)生了三維圖像以及對應(yīng)的不同時段、編號等的詳細信息，便可對輸電線路相關(guān)過程、實施路線等有個簡單了解，可以盡快掌握輸電線路的工作流程，縮短了對新技術(shù)人員的培訓(xùn)時間，提高了工作的效率。同時，對于輸電線路的安全運行和維護方面，有更具體和更可靠性高的數(shù)據(jù)對其進行保證，可以減少數(shù)據(jù)的錯誤，提高準確性。

4.2 遠程指揮系統(tǒng)

巡檢現(xiàn)場直接通過信息化技術(shù)與線路總指揮中心建立聯(lián)系，在發(fā)生緊急情況時，實現(xiàn)了遠程監(jiān)測現(xiàn)場的要求。并與專業(yè)人員進行對講，了解實時境況，及時處理突發(fā)事件，極大縮短了應(yīng)急響應(yīng)的時間。此外，對于維修的過程，檢修現(xiàn)場遠程指揮系統(tǒng)可對此維修現(xiàn)場操作進行保存，也為了日后更好地總結(jié)經(jīng)驗和培訓(xùn)新人員。

4.3 在線監(jiān)測系統(tǒng)

在線路塔上設(shè)置在線監(jiān)測系統(tǒng)，便于觀測和記錄輸電線路的運行情況，集中管理輸電線路的正常運行。當輸電線路發(fā)生故障時，根據(jù)在線監(jiān)測系統(tǒng)實時監(jiān)測，采取建立的應(yīng)急防范機制進行處理，并在巡檢技術(shù)人員維護過程中提供場外幫助。在國家技術(shù)和政策的支持與幫助下，500kV 輸電線路的水平也有所提升。

4.4 智能化信息管理平臺

為了實現(xiàn)情報目標，滿足實際用戶的需要，建立了一個智能管理平臺，確保輸電線路的正常維護和安全運行。此管理平臺的軟件應(yīng)用信息化全球定位系統(tǒng)，如GPS 的先進技術(shù)，準確的監(jiān)測輸電線路的運行情況，進行實時監(jiān)督，確保了數(shù)據(jù)的正確性和有效性。

4.5 培養(yǎng)輸電線路技術(shù)人員

輸電線路巡檢工作至關(guān)重要，為確保并提高輸電線路在運行過程中的安全性和實時性，必須對輸電線路人員進行專業(yè)培訓(xùn)，讓其熟練掌握與輸電線路相關(guān)的專業(yè)知識和應(yīng)急措施。并在實踐中深入學(xué)習(xí)，檢驗理論，完善并提高自身技術(shù)，為輸電線路的安全運行提供保障。

4.6 完善信息庫

當前電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展迅速，輸電線路也逐漸增多。記錄和更新當前的信息數(shù)據(jù)資源庫，可以較好完善輸電線路，為巡檢人員提供便利。當發(fā)生危險時，可迅速檢測到發(fā)生故障的輸電線路的具體位置，對其進行維修和處理?？梢?，在線路數(shù)據(jù)采集方面，對輸電線路的穩(wěn)定運行和檢測問題線路起到了重要推進作用。

5 結(jié)語

較傳統(tǒng)的線路巡查方式相比，信息化線路巡查管理優(yōu)化系統(tǒng)更完善，功能更多，巡檢管理的效率和質(zhì)量更好。信息化管理優(yōu)化系統(tǒng)保證了巡檢過程中的高效性、安全性等，減輕了巡檢人員的負擔(dān)，增加了巡檢工作人員的積極性。從整體上來看，提升了線路巡檢的質(zhì)量，為電力相關(guān)系統(tǒng)提供安全高效的保障，信息化優(yōu)化系統(tǒng)也因為這些原因被廣泛應(yīng)用于各大領(lǐng)域。