输电线路巡检现状与智能化趋势

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　　摘要：传统的输电线路巡检方式存在效率低、质量差、速度慢等缺陷，将阻碍智能电网的发展，特别是环境条件恶劣的区域，巡线方式更需亟待改进。本文对传统的巡线方式进行了分析，针对不利因素，阐述了几种巡线技术的先进性、功能、优点，以适应不同地理环境下的电网输电线路在巡检中的实际应用。
　　
　　在国网公司《统一坚强智能电网发展规划纲要》蓝图规划下，以特高压为骨架的电网规模不断扩张，长距离跨区域输电线路增长迅速，智能输电、智能调度规模与日俱增，电网结构的优化不断升级，这就需要有配套的线路日常运行维护、检修，故障探测及带电作业的先进技术与之相适应，传统的人工巡检线路方式已难以满足现代化大电网的发展要求，迫切需要发展线路智能巡视技术，提高输电线路巡检质量和效率。
　　一、传统的输电线路巡检现状分析
　　输电线路巡检工作的目标是有效消除可能的隐患或损失，保障电网运行安全，进而降低成本、提高工作绩效的高效管理。而传统的输电线路巡检主要是由工作人员到线路现场人工目测，巡检效率低，劳动强度大，且存在巡检盲区。特别是越山、跨江线路，地势险峻，路途崎岖，巡检难度大。因此，用传统的手段对输电线路实施巡检，已经不适应电网发展和现代化管理的需要。具体体现在：
　　1、不利于随时掌握巡检员执勤的到位情况。无法有效地保证巡检工作人员按计划要求，按时按周期对所有的线路展开巡察，使巡检工作的质量和线路状态及设施运行数据的真实性得到保证。
　　2.不利于及时掌握隐患情况及跟踪管理。很多的重大事故都因为隐患得不到及时解决或解决不彻底而造成的，缺乏有效跟踪复查隐患处理的平台，导致巡检发现输电线及设施的隐患无法有效跟踪。
　　3.不利于真实掌握危及输电线和附属设施安全运行的状况及可靠的记录存档。目前，大多巡检仍在使用手写报告记录的方式记录巡检信息。抢修抢险过程以纸张手写记录，不仅信息不全面，而且随意性较大。这种方式费工、保存不便。如果录入电脑存档，又存在数据丢失，录入错误的问题，耗工费时且很难全面体现真实情况。
　　4.不利于进行数字化分析管理和辅助决策的实施。巡线前，要准备巡线任务单和操作程序卡；巡线中发现设备缺陷，又要填写危险点及安全措施单据等记录单，不仅工作繁琐，而且对发现的线路隐患及故障无法进行有效的分类统计分析、线路和附属设施的运行状况，运行参数等历史数据无法有效地被利用，不易查询，对隐患类型、设备缺陷的分析，乃至具季节性、阶段性的工作重点，都无法进行有效到位的安排。
　　5.不利于及时抢修任务分派和就近调度。当发生事故或抢险任务时，抢修应急反应速度无法考核，无法掌握事故处理细节，不利于产出有效的跟踪分析，提高各项应急处理效能。
　　6.不利于实施巡视检修。特别是在偏远的山区，由于大多数线路设施位于群山之中，杆塔位置偏僻且路途遥远、植被淹没运行小道、野兽出没多发；如果工作人员对地形不熟悉，时常会迷失巡线方向；有时深入通讯盲区时，经常难以准确掌握巡线组方位和情况，万一遇到紧急情况，后果不堪设想。巡视人员还要攀爬铁塔，带电登高作业等，导致人工巡线劳动强度大、危险性较高、工作效率较低等。
　　所以，面对电网规模不断扩张，长距离跨区域输电线路增长迅速的态势和复杂地势输电线路日常运行维护、检修、故障探测及带电作业的特殊性，迫切需要发展智能巡检技术。
　　二、输电线路巡检的发展趋势
　　为提高输电线路巡检质量，解决山高、路险，地势崎岖区域巡线困难的现状，国家电网不断的开发和研制智能循线技术，以适应各种环境条件下的应用。
　　1、GPS智能巡线仪巡检
　　智能巡线实现了无纸记录。巡线前，工作人员先将巡线任务输进GPS巡线仪。巡线中，轻点笔触就可以对缺陷、危险点处理情况等进行选择并保存。工作后，所有的信息报送工作都实现了数字化传输和管理。
　　这一巡线智能技术可实现，巡线人员一下车，其卫星导航功能自动启动，随即显示路线与巡线员的实时位置，以帮助巡线员准确到达目的地。GPS巡线仪还能准确定位每一座杆塔的三维坐标，极大地避免了巡线员在复杂地势因走错路而巡错线路，造成的不必要工时浪费。若巡线人员在非杆塔附近停留超过半个小时以上，后台系统就会发出警报。此外，巡线仪还会自动记录当日巡线员到达各地点所需的时间，以便后台管理人员在今后工作中根据路线长短、路况、天气等因素科学合理地分配巡线任务，避免巡线员疲劳工作，从而提升巡检质量和人身安全。
　　2、直升飞机巡检
　　直升机智能巡检是通过直升机机载高清可见光摄像机、全数字动态红外热像仪、紫外成像仪、差分GPS定位仪、飞行姿态检测仪等设备及智能巡检软件系统，通过高清拍摄、悬停、定点拍照，对输电导地线、金具、绝缘子及铁塔锈蚀和污秽情况进行监测，即时诊断线路本体存在的各类缺陷以及测量线路交叉跨越距离等数据，并将画面实时传送至地面控制台，自动生成巡检报告。
　　与人工巡线相比，直升机巡检可以沿导线飞行，离铁塔距离最近可达到20～25米左右，能全方位地了解线路设施装备的运行情况，发现如铁塔塔顶锈蚀、导线上的雷击点、导线或地线断股等地面目测观察难以发现的缺陷。采用直升机全面巡检500千伏线路是对目前人工地面巡线的有效补充。
　　另外，直升机巡检不但减少地面生态植被破坏，且不受地形限制，还可以大大降低人工地面巡线劳动强度，浙江省丽水市供电局采用直升机试飞巡线的试验数据显示，人工巡检30天的劳动，采用直升机3天就可以完成，达到了减轻人员的作业危险性，提高工作效率的目的。
　　直升飞机巡检由于具有安全、准确、高效等优点，必将成为架空高压输电线路巡检现代化的理想工具。
　　3、无人驾驶直升机巡检
　　目前，由于直升机巡检价格比较昂贵，费用支出较高，在未来智能电网巡检中，可首先选用固定翼无人机巡检系统。由山东电力集团公司自主研发的国内首套同步智能电力线路无人飞行巡检系统，在带电线路上已经试飞成功。它体积小（长不到3米、高不到1米），行动灵活，巡检费用较直升机耗资低。
　　智能线路无人机巡检系统分为无人直升机平台和检测系统两部分，无人直升机平台负责完成飞行任务；检测系统负责完成输电线路和杆塔的检测。实现了一键式自主升降、航线自动跟踪、轨迹实时展示、三维程控飞行、可见光与红外双重测试、自动巡检、多路双向同步传输、安全预警策略、红外热图分析等九大功能。
　　该系统可对110千伏―750千伏输电线路巡检，每次飞行时间可达1小时，每小时巡检线路20千米。每飞4个架次相当于出动20名巡线员一整天的工作量，而且不受地理环境的限制，可对输电线路进行快速、大范围巡检；如发现异常，使用无人直升机巡检系统前往异常点精细巡检；对于检测到的缺陷，无人直升机将搭载线路作业机器人开展消缺工作。按照预设的三维度对输电线路、铁塔进行拍照和视频拍摄，并将检测到的数据和图像实时传输到地面测控车的监控后台上。
　　这种输电线路多维度巡检作业模式，将极大地提升线路运行维护智能化水平，大大提高输电线路供电可靠性，减少运维人员，提高运维效率，降低运维成本。因此，应用前景比较广阔。
　　4智能机器人巡检
　　高压线路站间自主巡线机器人是”由两根长长的“手臂”、数据诊断传输系统、GPS导航识别定位系统以及动力系统等部分组成。当机器人巡查线路时，在GPS导航识别定位系统的指挥下，它可以用带着滑轮的“手臂”在输电线路上行走自如，遇到障碍物时能自动调整“手臂”翻越，灵活地跨越输电线路上的防震锤、耐张线夹、悬锤夹等典型障碍，能跨越跳线和转弯，具备一定的爬坡能力，能自带电源和各种探测、分析处理和记录仪器设备，并用所配置的摄像机全程记录设备运行情况。同时，将检测到的数据和图像，通过无线传输系统发送到地面基站。地面人员根据传回的数据，掌握输电线路的运行状态，及时发现线路设施的损伤、缺陷等故障情况。
　　目前，我国中科院自动化研究所研发的110kV输电线路巡检机器人、500kV地线巡检机器人和武汉大学研发的220kV单分裂相线巡线机器人已经取得阶段性成功，不久将问世应用，他将对我国实现智能化电网建设这一战略性规划起到积极的推动作用。

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