智能输电线路巡检缺陷记录仪的设计与开发

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　　摘 要：输电线路的巡检是核心的日常业务，能够及时发现设备缺陷和线路隐患，保证线路的安全和电力系统的稳定运行。当前在输电线路的缺陷记录基本上靠人工的方法来解决，容易发生描述不清、操作不规范、无照片证据等问题。为此，本文开发了一种用于输电线路巡检使用的手持缺陷记录仪。在巡检时记录线路的缺陷现象、缺陷原因、缺陷地点等信息，能够在发现缺陷的第一时间进行拍照取证，并在线发布电子稿违章整改通知书。同时，能够进行巡检线路的规划和任务下发，实现违章整改情况跟踪，保证了输电线路巡检过程的标准操作。
　　关键词：电力线;缺陷巡检;缺陷记录;智能监控
　　1 概述
　　输电线路的运行维护是国家电网公司的核心业务，其中对线路的巡检是重要的日常业务之一。线路巡检目的是通过巡视检查来掌握线路状况和周围环境的变化，[1]发现设备缺陷和危及线路安全的隐患，提出具体的消缺要求，以便及时消除缺陷，降低故障发生的风险，保证线路的安全和电力系统的稳定运行。从而达到电力系统“安全、稳定、高可靠”的运行目标。
　　根据统计，2017年到2018年期间，国网浙江省奉化供电公司的输电线路由于绝缘子异常等缺陷，发生电网故障110余次。输电线路缺陷不仅给供电线路的维修等造成了重大影响，而且，由于停电所造成的经济损失和社会影响更是难以估计。因此巡线时的及时记录和高效的整改显得越来越重要。[2]
　　当前在输电线路的缺陷记录基本上靠人工的方法来解决，线路巡视组沿着线路走向巡视线路状况和周围环境，当发现线路缺陷或者隐患的时候，进行手工记录，然后使用数码相机将照片拍下照片，到办公室进行整理，如果遇上周围环境存在安全隐患的现象，还需要向业主填送“违章整改通知书”。[3]对缺陷和隐患，通过人工的办法进行消缺监督。这些操作方法容易发生人为问题，如故障原因描述不清、巡检程序操作不规范、照片和实物难以一一对应、违章通知书难以跟踪、缺少缺陷的位置信息等。
　　针对上述问题，本文研发了一个用于输电线路巡检使用的手持缺陷记录仪。在巡检时记录线路的缺陷现象、缺陷原因、缺陷地点等信息，能够在发现缺陷的第一时间进行拍照取证，并在线发布电子稿违章整改通知书。同时，能够进行巡检线路的规划和任务下发，实现违章整改情况的跟踪，保证了输电线路巡检过程的标准操作。
　　2 智能输电线路巡检缺陷记录巡线仪
　　本文开发了一个智能输电线路巡检缺陷记录仪，实现了输电线路巡检信息的标准操作和缺陷记录，并能在现场实现违章取证和违章整改通知书发放。为此，主要研究了以下几个关键问题：
　　2.1 输电线路巡检项目本体建模
　　根据《架空送电线路运行规程》要求，架空输电线路巡检的主要内容包括七个项目，分为沿线环境、杆塔基础、接地装置、杆塔本体、导线和地线、绝缘子金具及导地线附件线路等部分，并分别记录其线夹测温、接地电阻、导线缺陷、周边环境、绝缘子异常等问题，共计42项检查要求。
　　我国电网企业在设备运维管理过程中，以中文形式记录设备的故障、缺陷、检修、消缺等信息，以手写方式或者电子文本形式保存在信息管理系统中。由于存在手写描述的多义性，或者同一缺陷或者同一个部件的多种描述方法，很难把缺陷信息和具体的对象能够对应起来。因此当选中缺陷部件时，无法自动关联检查要求，使缺陷登记有针对性。更无法从中文文本信息中挖掘出直观的可靠性统计信息。
　　解决这个问题的方案只有对塔杆本体、基础、接地等部件进行本体建模。本文以42项检查要求中的电网缺陷文本为研究对象，建立故障与缺陷基本词库，形成本体字典。经过对大量缺陷文本的分析，我们发现，一个设备可能存在多种缺陷情况，因此建立了电网缺陷文本的语义框架与语义槽，用多个语义槽对一个设备的语义框架进行填充。通过输电线路缺陷的本体字典的建立，由此保证了42项检查要求的规范输入和规范描述。
　　2.2 输电线路巡检项目可视化信息建模
　　根据巡检规程，需要对巡检项目拍摄6张照片，进行缺陷记录和现场取证。因此需要将缺陷和现场拍照取证图片对应起來，能够实现缺陷描述和图片一致。
　　为了实现现场办公，同时为了方便日后电网系统对缺陷的管理和统计，本文研究了缺陷图片和文本描述之间的关联。在本文所开发的数据库中，既有缺陷的文本描述信息，又有图像信息，文本与图像之间有着密切的联系。既可通过缺陷的文本描述来检索到相应图片，也可借助图片说明的信息来检索、识别图片。本文实现了基于文本的目标项的相似性匹配检索，基于文本内容项的相似性匹配检索，基于图像目标项的相似性匹配检索，检索过程中在不同阶段结合了模糊匹配和精确匹配。实验证实：动态地综合文本信息和图片信息能最大程度地满足对特定缺陷的检索要求。
　　2.3 离线式缺陷数据记录和保存技术研究
　　输电线路的数据，包括线路走向、位置、级别等数据（包括缺陷数据）对电力供应具有重要的意义，需要保证数据的安全性。为了确保数据的完整性和私密性，本系统中采用了离线数据存储的方法，因此需要研究离线的缺陷数据保存和记录办法。包括基础数据交换和巡线、缺陷数据的记录与保存。
　　2.4 异种系统间直联状态下的数据交换技术研究
　　由于电力系统数据涉及到供电线路的安全，根据有关规定，国网系统的数据不应该再互联网环境下进行数据传递，为此需要研究移动设备和计算机之间再直联状态下的数据交换技术。本文采用JSON为数据交换格式，通过USB接口实现数据的通信和校验。交换的内容包括基础数据的同步，缺陷数据的传输等。
　　2.5 缺陷记录仪业务实现
　　在实现了基础数据和本体建模和可视化建模后，缺陷记录仪的各类业务可进行实现，具体包括：
　　（1）巡线任务管理：可按日期下发巡线任务，确定执行人员，制订开始日期和结束日期，并按实际完成时间进行跟踪管理。 　　（2）缺点/隐患管理：可通过多种查询方式对不同输电线路的缺陷进行浏览，可看到缺陷种类和描述，具体时间和位置，文字描述和照片描述均可查看，包括巡线线路、缺陷数据、缺陷描述、缺陷照片和环境信息、环境照片等。并可查到是否已经发放整改通知书，以及整改情况反馈。
　　（3）违章整改通知书发布：如果遇上周围环境存在安全隐患的现象，可现场拍照取证，并向业主填送“违章整改通知书”，并进行记录。该系统可跟踪业主是否在规定日程内完成整改，如果多次违规且不整改，可提出警示信息，通知电力部门进行现场执法。
　　2.6 缺陷信息查询和分析
　　电网企业每年要进行的设备缺陷分类与分析统计工作，往往依靠人工进行，不仅工作量大，耗时耗力，而且容易出现错误。计算机系统对收集起来的缺陷数据进行保存和整理，以便检查、查询和消缺情况的记录。通过对缺陷记录仪的数据的导出和记录，也便于对缺陷进行管理和各类统计分析，从而提供电力设备故障预测和预防性维修的依据。
　　3 结语
　　我国电力系统处在高速发展阶段，過去20年发生过300多次事故，因此在输电线路管理工作中，线路巡检管理是十分重要的基础性工作。
　　本论文开发了一个手持智能输电线路缺陷巡线仪，研制成功并推广应用后，能够解决输电线路巡检中的以下业务问题：（1）规范输电线路巡检的操作规范：包括巡检线路和巡检铁塔记录、巡检内容、巡检位置等信息;（2）能够实现线路巡检信息的标准化：包括根据规范指定的6张照片，巡检中应该记录的接地电阻、线夹温度、周边情况等;（3）实现了对象缺陷的管理和统计：通过对缺陷记录仪的数据的导出和记录，便于对缺陷管理和分析;（4）实现了对违章整改通知书的规范发放：缺陷记录仪具有违章整改通知书发放的功能，在现场就实现违章取证、违章通知书生成等功能。
　　更深远的意义在于，为电网企业的巡检项目建立了本体字典，在数据层面和语法层面提供了缺陷数据的规范描述和关联，为日后电网企业每年的设备缺陷分类与分析统计工作提供了坚定的数据规范性和正确性保障。
　　参考文献：
　　[1]英晓勇.浅析提高输电线路巡检质量的方法[J].供用电，2007，24（3）：53-54.
　　[2]杨振伟，易伟，金玉，等.输电线路智能巡检系统的实用化研究[J].吉林电力，2015，43（1）：32-34.
　　[3]陈亮，王波，蒋才明.智能输电线路巡检系统设计与实现[J].电工电气，2014（9）：50-53.
　　作者简介：张明达（1968-），男，浙江奉化人，高级工程师，从事电力通信、信息化工作。
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