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電力巡查

2017-12-29

對輸電線(xiàn)路進(jìn)行定期巡視檢查，隨時(shí)掌握和了解輸電線(xiàn)路的運行情況以及線(xiàn)路周?chē)h(huán)境和線(xiàn)路保護區的變化情況，是供電企業(yè)一項繁重的日常工作。人工巡檢是一種傳統的巡檢方式，也是目前輸電線(xiàn)路巡檢的主要方式。由于輸電線(xiàn)路走廊地形環(huán)境復雜，在一些條件惡劣如跨江跨河或高山峻嶺地區，沿線(xiàn)部分區段幾乎沒(méi)有巡視道路，這種巡檢方式勞動(dòng)強度大、工作條件艱苦，輸電線(xiàn)路的運行情況得不到及時(shí)反饋。

截至2017年年底，國家電網(wǎng)公司系統各單位共配有各類(lèi)型無(wú)人機1800余架,2017年度無(wú)人機累計巡檢桿塔超過(guò)21萬(wàn)基，累計發(fā)現缺陷超過(guò)5萬(wàn)余處;按照缺陷位置劃分，以桿塔瓶口及以上位置線(xiàn)路設備及附屬設施缺陷為主，占75.8%;按照缺陷等級劃分，以一般缺陷為主，占87.2%;按照缺陷類(lèi)型劃分，以金具類(lèi)缺陷為主，占42.7%。

2013年，《國家電網(wǎng)公司輸電線(xiàn)路直升機、無(wú)人機和人工協(xié)同巡檢模式試點(diǎn)工作方案》發(fā)布；

2015年，中國電科院起草《架空輸電線(xiàn)路無(wú)人機巡檢作業(yè)技術(shù)導則》，并編制無(wú)人機巡檢系統性能檢測方案。

▍現狀：電力巡檢主要包括：人工巡檢、有人直升機巡檢、無(wú)人機巡檢三大體系。主要存在地形復雜、環(huán)境復雜、氣候復雜、工作量龐大、新增項目多、高空作業(yè)危險性大、人工識別錯誤率較高、突發(fā)事件響應不及時(shí)的特點(diǎn)。

▍無(wú)人機巡檢內容有：

  范圍巡檢：違章樹(shù)木、違章建筑、新架線(xiàn)路、新加建筑物、施工、大型設備移動(dòng)巡檢；

  定點(diǎn)巡檢：混凝土桿、鐵塔、基座、斜拉線(xiàn)、變電設備；

  精細巡檢：防震錘、拉線(xiàn)、線(xiàn)夾、連接器、瓷瓶、彈簧銷(xiāo)等巡檢內容；

  其他：防雷、接地、驚鳥(niǎo)器、警告牌。

▍圍繞電力巡檢無(wú)人機的3個(gè)關(guān)鍵技術(shù)：

無(wú)人機飛行平臺本身性能：主要集中在的可靠性，包括特定前文所提到的高海拔，低溫特殊天氣下的安全工作能力，以及在特高壓輸電線(xiàn)路特殊電磁環(huán)境下，正常運作能力。實(shí)用性則是無(wú)人機使用與現有運輸設備，維護設備相適應無(wú)需搭建額外的場(chǎng)地；

任務(wù)載荷采集數據有效性：在移動(dòng)飛行平臺下，能有效識別關(guān)鍵目標，如銷(xiāo)釘，線(xiàn)纜，螺母，絕緣子并在無(wú)人機有限飛行時(shí)間內盡可能多的采集有效可識別的信息，并滿(mǎn)足后期數據處理的的基本性能；

數據處理能力及對無(wú)人機采集的數據能夠有效：高效的判讀，識別故障點(diǎn)，判斷故障類(lèi)型，形成有效報告，對歷史信息有一定的處理能力。

▍機型種類(lèi)：

固定翼無(wú)人機電力巡檢典型作業(yè)任務(wù)規劃。以線(xiàn)路通道巡檢為主，解決如周邊物體對線(xiàn)路的威脅評估，地質(zhì)環(huán)境變化，植物生長(cháng)，線(xiàn)路上大尺度物體檢查如風(fēng)箏、鳥(niǎo)巢等；

小型中型旋翼機主要任務(wù)是塔體的精細巡檢，其中小型多旋翼主要用于運輸車(chē)輛3km以?xún)鹊膯嗡投嗨矙z，一般一次巡檢1-2塔；

  中型直升機用于運輸車(chē)輛10km以?xún)鹊亩嗨矙z，基本處于盲飛階段。

▍數據采集：

※ 電力巡檢對數據要求：一致性、有效性、無(wú)偏行。

有效性：采集單一數據本身有效可用，需要剔除天氣，對焦，重復拍照等原因引起的無(wú)效數據。

一致性：超大批量大批量數據采集時(shí)，數據本身的具備收斂特性，不隨數據量的增長(cháng)和時(shí)間增長(cháng)發(fā)生改變。

無(wú)偏性：采集數據不會(huì )受采集時(shí)光照，角度，采集設備參數設置，飛行平臺等因素改變而發(fā)生偏移，具備光學(xué)矯正，幾何矯正，空間矯正的能力。

以上三個(gè)內容是主要針對無(wú)人機任務(wù)載荷的要求，而任務(wù)載荷的性能決定了整個(gè)無(wú)人機巡檢系統采集結果的能力。

※ 在實(shí)際無(wú)人機電力巡檢過(guò)程中，主要有三大問(wèn)題

1.單次采集數據量有限，采集有效性低，在巡檢過(guò)程中對巡檢目標需要多次拍攝才能彌補由于任務(wù)載荷對焦失敗，無(wú)法準確對準目標等問(wèn)題，前端拍攝大量信息多為無(wú)效性信息。

2.大批量采集一致性差，不具備重復對比的能力，相同故障點(diǎn)數據每次采集信息都不具備歸一性，存在重復拍照或者漏拍問(wèn)題，無(wú)法通過(guò)GIS信息進(jìn)行統一處理。

3.數據采集受限制，而任務(wù)載荷數據采集效率低下反過(guò)來(lái)苛求無(wú)人機的續航時(shí)間無(wú)人機的飛行能力，這樣的思路是錯誤的，通過(guò)任務(wù)載荷做到高效有效的數據采集是整個(gè)數據采集流程的核心。

▍數據融合：

隨著(zhù)光學(xué)設備，任務(wù)載荷，以及遙感手段的應用，除了傳統的可見(jiàn)光數據，人工拍照，人工識別手段。紅外，紫外，激光雷達，合成孔徑雷達，多光譜高光譜等多種手段也慢慢應用到特高壓輸電線(xiàn)路巡檢的過(guò)程中。

  圖為通過(guò)多數據融合，在光譜維度對數據進(jìn)行有效分析，數據融合分析，提前發(fā)現隱藏故障：

  圖1為絕緣子破損，螺母缺失可見(jiàn)光視角下可以發(fā)現的故障；

  圖2為激光雷達，合成孔徑雷達對金屬材質(zhì)塔體 大范圍變形，異常位移，傾斜等故障的監測；

  圖3為紅外和紫外數據對于短路點(diǎn)，異常放電等故障的識別；

  圖4為多光譜對于輸電線(xiàn)附近植被生長(cháng)情況預測，以及銹蝕油漆剝落等潛在故障點(diǎn)識別