輸電線路智能化運(yùn)行維護(hù)技術(shù)研究

劉洋 汪鵬 左英楠

（國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司句容市供電分公司，江蘇 句容 212400）

將智能輸電線路運(yùn)維技術(shù)有效應(yīng)用于整個(gè)電力系統(tǒng)，可以大大提高輸電線路運(yùn)維工作的質(zhì)量和效率，進(jìn)一步提高電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。為此，電力企業(yè)必須不斷提升輸電線路智能化運(yùn)維水平，提高整個(gè)電力系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量。

一、輸電線路智能運(yùn)維相關(guān)概念

輸電線路智能運(yùn)維的主要目的是在電網(wǎng)運(yùn)行中進(jìn)行輸電線路維護(hù)，其目的是在不影響其他部件正常運(yùn)行的情況下，確定和發(fā)現(xiàn)缺陷并修復(fù)缺陷部件。在電力系統(tǒng)中，需要一種更先進(jìn)、更準(zhǔn)確地替代人工維護(hù)的方式來保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。智能輸電線路運(yùn)維技術(shù)取得了良好的效果，被電力企業(yè)廣泛應(yīng)用。

二、輸電線路運(yùn)維智能化要求

（一）操作安全要求

輸電線路運(yùn)維智能化發(fā)展是輸電線路安全運(yùn)行、有益維護(hù)的主要手段，也是電力企業(yè)發(fā)展的必然要求。根據(jù)開發(fā)的結(jié)構(gòu)性能分析，輸電線路是電力系統(tǒng)運(yùn)行的重要組成部分，是整個(gè)電網(wǎng)的核心力量，輸電線路的安全運(yùn)維可以保證安全運(yùn)行，以及保證整個(gè)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，尤其是電網(wǎng)受復(fù)雜地形條件和千變?nèi)f化的氣候環(huán)境影響，需要準(zhǔn)確分析外部環(huán)境的變化，以保證安全運(yùn)維。另外，一些老化的設(shè)備、損壞的元器件等都會(huì)影響輸電線路的安全運(yùn)行。因此，要促進(jìn)輸電線路的安全運(yùn)行和安全檢修，采用傳統(tǒng)的檢修方式已不能完全滿足現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展需要，實(shí)現(xiàn)智能化運(yùn)維是一項(xiàng)重要的技術(shù)手段。在輸電線路運(yùn)維工作中實(shí)現(xiàn)智能化發(fā)展，不僅可以促進(jìn)輸電線路的穩(wěn)定運(yùn)行，維護(hù)輸電線路的各種理念和目標(biāo)，促進(jìn)整條輸電線路的安全檢修，還可以對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確處理，確定隱患、信號(hào)報(bào)警操作等，提高輸電線路運(yùn)維安全效果。

（二）信息建立請(qǐng)求

隨著信息化建設(shè)的不斷加快，我國(guó)電力行業(yè)也在積極推進(jìn)信息化建設(shè)步伐。在這種發(fā)展背景下，輸電線路的運(yùn)維要適應(yīng)現(xiàn)代發(fā)展趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)智能化發(fā)展方向，不僅要加大信息化建設(shè)，還要加大對(duì)信息化建設(shè)的研究和利用。既要為技術(shù)提供良好的發(fā)展模式，也要提供管理方法。因此，在當(dāng)前信息化時(shí)代，利用信息化建設(shè)進(jìn)行輸電線路運(yùn)維，既是電力行業(yè)發(fā)展需求的結(jié)果，也是信息化發(fā)展目標(biāo)的有力實(shí)現(xiàn)。

（三）傳輸線上的安全需求

由于鋪設(shè)傳輸線時(shí)自然地理?xiàng)l件的變化和嚴(yán)酷，傳輸線的安全性常常面臨各種威脅，并且傳輸線中的各種電力設(shè)備，電氣部件和電纜也將延伸使用壽命。老化現(xiàn)象很容易引起線路故障，使傳輸線難以穩(wěn)定有效地工作。構(gòu)建用于輸電線路運(yùn)行和維護(hù)的智能系統(tǒng)，可以根據(jù)事故診斷，警告和定位故障，從而可以快速有效地及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除故障。因此，用于建立聲音傳輸線的智能操作和維護(hù)機(jī)制。

（四）需要提高傳輸線的實(shí)用性

智能輸電線路運(yùn)維系統(tǒng)采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和科學(xué)的分析處理方法對(duì)大量信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行分類和分析，總結(jié)提高輸電線路效率的方法，并從中受益。減少了傳輸過程中傳輸線的功率損耗，并提高了傳輸線的生存能力。

三、輸電線路智能化運(yùn)維的必然性

（一）輸電線路智能化運(yùn)維具有實(shí)用性

在輸電線路運(yùn)行維護(hù)中采用智能化手段，可以最大限度地提高獲取的信息和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，提高整個(gè)輸電線路運(yùn)維的效率和質(zhì)量。同時(shí)，通過信息處理工程，更方便線路管理人員了解和控制輸電線路的整體運(yùn)行情況和當(dāng)前狀態(tài)。這使得未來的輸電線路改造項(xiàng)目和維護(hù)工作變得越來越容易。同時(shí)，智能化的實(shí)現(xiàn)可以最大限度地減少輸電線路的損耗和浪費(fèi)，也減少對(duì)周邊資源的破壞?？梢?，輸電線路智能化運(yùn)維具有相當(dāng)?shù)膶?shí)用性。

（二）輸電線路智能化運(yùn)維保障安全

在高壓電力的應(yīng)用中，輸電線路對(duì)輸電功率的需求逐漸增加，如果輸電線路發(fā)生故障，就有可能引發(fā)系統(tǒng)事故，不僅造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且?guī)戆踩[患，也會(huì)給人們的生活帶來不便。我國(guó)輸電線路分布在不同地區(qū)，有的地區(qū)環(huán)境非常惡劣，人們難以維護(hù)，檢測(cè)質(zhì)量無法得到充分保證，線路問題不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，無法提高檢查效率。因此，電力公司可以利用衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)和檢測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)線路的智能巡檢和維護(hù)，及時(shí)檢測(cè)線路使用情況，發(fā)現(xiàn)線路運(yùn)行問題，及時(shí)進(jìn)行維護(hù)工作。同時(shí)，在智能化運(yùn)營(yíng)下，企業(yè)可以減少員工數(shù)量。因此，在智能維護(hù)時(shí)，既能保證電路運(yùn)行的安全，也能保證企業(yè)的利潤(rùn)。

（三）輸電線路智能化運(yùn)維成為可能

在輸電線路運(yùn)行中采用智能維護(hù)方法，可以最大限度地提高獲取的信息和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，提高整條輸電線路運(yùn)行維護(hù)的效率和質(zhì)量。同時(shí)，信息處理項(xiàng)目使線路管理人員更容易了解和控制輸電線路的整體運(yùn)行和當(dāng)前狀態(tài)。這將有助于未來的輸電線路改造項(xiàng)目和維護(hù)工作。

四、輸電線路智能運(yùn)維技術(shù)

（一）衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)

利用衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)對(duì)輸電線路進(jìn)行智能運(yùn)維，改善了現(xiàn)有電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換，進(jìn)一步優(yōu)化了電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，便于及時(shí)、快速傳輸錯(cuò)誤信號(hào)信息。同時(shí)，通過搭建基于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的遠(yuǎn)程系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸和維護(hù)技術(shù)提供，方便遠(yuǎn)程運(yùn)維工作，也可以執(zhí)行線路操作和維護(hù)工作。隨著我國(guó)衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)信息工程技術(shù)的發(fā)展，有必要考慮建立輸電線路智能化運(yùn)維系統(tǒng)，促進(jìn)我國(guó)電力運(yùn)維模式的創(chuàng)新。

（二）輸電線路在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

輸電線路在線監(jiān)測(cè)是根據(jù)先進(jìn)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)和診斷技術(shù)提供的設(shè)備狀態(tài)信息，判斷輸電線路的異常情況，預(yù)測(cè)設(shè)備故障的可能性，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢測(cè)和診斷的重要手段。在實(shí)際使用中，輸電線路在線監(jiān)控系統(tǒng)可分為本地網(wǎng)絡(luò)公司監(jiān)控中心、市級(jí)監(jiān)控中心、線路延伸監(jiān)控、通信網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控信息五部分。其中，線路監(jiān)控可以實(shí)時(shí)采集輸電線路導(dǎo)體、桿塔、絕緣子等設(shè)備的狀態(tài)信息，以及濕度、溫度、風(fēng)速等外界環(huán)境信息。通過衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)、通用分組無線電服務(wù)等接收的信息被轉(zhuǎn)發(fā)到當(dāng)前的監(jiān)測(cè)中心和市政當(dāng)局。地方監(jiān)控中心和市政工作人員根據(jù)信息內(nèi)容，采用各種修正后的理論模型和試驗(yàn)分析，確定輸電線路的運(yùn)行狀態(tài) 立即發(fā)出報(bào)警信息。

（三）輸電線路故障準(zhǔn)確定位與診斷技術(shù)

在輸電線路運(yùn)維中，如何快速識(shí)別并及時(shí)處理故障點(diǎn)，是提高運(yùn)維質(zhì)量和效率的關(guān)鍵。為了快速確定故障點(diǎn)并及時(shí)處理，輸電線路智能運(yùn)維采用故障定位與診斷技術(shù)。一種準(zhǔn)確定位和診斷所謂輸電線路故障的技術(shù)是在輸電線路上放置多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)終端，將輸電線路分成幾段，然后利用監(jiān)測(cè)記錄的故障瞬變和電流行波。在終端確定故障斷面，然后根據(jù)行波測(cè)量原理利用故障暫態(tài)行波準(zhǔn)確確定故障位置。將該技術(shù)應(yīng)用于輸電線路運(yùn)維，可以快速發(fā)現(xiàn)線路中的故障點(diǎn)，避免多次巡檢，大大提高輸電線路智能化運(yùn)維水平。

（四）無人機(jī)巡檢技術(shù)

利用無人機(jī)巡線技術(shù)進(jìn)行輸電線路巡檢，可以大大提高巡檢工作的質(zhì)量和有效性，提高線路運(yùn)維的智能化和自動(dòng)化程度，為電力企業(yè)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。在輸電線路巡檢作業(yè)中，無人機(jī)巡檢技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用主要有兩種模式：一是無人機(jī)飛行模式，無人機(jī)通信系統(tǒng)中繼模式。在無人機(jī)飛行模式下，為防止無人機(jī)在特殊情況下對(duì)輸電線路造成垂直損壞，需要在飛行路徑與輸電線路之間保持適當(dāng)?shù)木嚯x，最好在輸電線路上空斜飛。另外，為了提高巡檢效率，可以在掃描視角好的情況下沿傳輸線方向進(jìn)行單次飛行操作，掃描效果不好時(shí)需要進(jìn)行巡檢。為了在一定程度上彌補(bǔ)無人機(jī)飛行模式的不足，提出了無人機(jī)通信系統(tǒng)的中繼模式。二是無人機(jī)通信系統(tǒng)的中繼模式，與無人機(jī)飛行模式相比，具有更長(zhǎng)的輻射距離、更廣的覆蓋范圍、更靈活的巡檢以及更少的傳輸線電磁干擾。

（五）智能線路維護(hù)機(jī)制

智能線路維護(hù)方法可以很好地維護(hù)輸電線路，在正常情況下，要進(jìn)行有效的維護(hù)，必須建立相應(yīng)的檢測(cè)技術(shù)。這種檢測(cè)方式不僅可靠性強(qiáng)，檢測(cè)效率快，而且可以大大提高檢測(cè)質(zhì)量，與一般人工檢測(cè)相比，具有多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。此外，智能線路維護(hù)機(jī)制的運(yùn)行采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，結(jié)合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，取代傳統(tǒng)的人工巡檢方式，大大提高了智能化巡檢水平和巡檢質(zhì)量。巡檢的安全性能大大提高，不僅可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸，還可以有效節(jié)省電力公司輸電線路的運(yùn)維成本。

（六）機(jī)器人巡檢維護(hù)

我國(guó)幅員遼闊，電力公司在全國(guó)分布不均。一般偏遠(yuǎn)地區(qū)輸電線路電壓較高，采用高電平電壓。輸電線路人工巡檢工作量較大，工作效率低。為提高線路巡檢作業(yè)質(zhì)量和效率，可采用機(jī)器人巡檢維護(hù)技術(shù)，有效提高輸電線路作業(yè)質(zhì)量。機(jī)器人巡檢維護(hù)技術(shù)配備可見光攝像頭、紅外探測(cè)器等檢測(cè)設(shè)備，可將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)信息通過走線方式傳輸至其他設(shè)備，同時(shí)進(jìn)行綜合分析處理。此外，機(jī)器人巡檢維護(hù)技術(shù)可有效減少人力工作量，降低運(yùn)營(yíng)成本。

五、輸電線路智能化運(yùn)維措施落實(shí)情況

（一）GIS 3D傳輸線圖像靜態(tài)可視化系統(tǒng)分析

輸電線路地理信息系統(tǒng)（GPS）主要通過激光雷達(dá)掃描、遙感系統(tǒng)、GPS系統(tǒng)用于顯示和定位，并通過2D平面和3D地形圖的結(jié)合形成無縫對(duì)接效果，實(shí)現(xiàn)傳輸線網(wǎng)絡(luò)。雖然這種可視化技術(shù)可以解決很多問題，但它也有一些缺點(diǎn)。比如初期設(shè)計(jì)拍攝階段比較復(fù)雜，實(shí)際情況并不適合，由于我國(guó)輸電線路拍攝面積大，運(yùn)營(yíng)成本和初期投資成本都比較高。

（二）機(jī)器人巡線維護(hù)系統(tǒng)分析

我國(guó)輸電線路的高壓線路往往位于相對(duì)偏遠(yuǎn)的地區(qū)，這些地區(qū)相對(duì)復(fù)雜，給巡線人員帶來很大的負(fù)擔(dān)，工作效率低下。目前，這款機(jī)器人已經(jīng)比較成熟了，這種方法可以通過紅外探測(cè)器、光學(xué)攝像頭等沿線進(jìn)行檢測(cè)，并將獲取的信息準(zhǔn)確傳輸?shù)降孛姹O(jiān)測(cè)站，有效減少工作量，避免地形條件的影響。然而，機(jī)器人巡邏受氣候、環(huán)境等和成本的影響。由于其研發(fā)和維護(hù)水平較高，因此并未得到廣泛應(yīng)用。

（三）輸電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分析

利用傳感器，對(duì)輸電線路的冰雪、風(fēng)速、風(fēng)向、溫度等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)及時(shí)傳送到監(jiān)控中心進(jìn)行分析和修復(fù)?，F(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)可以修復(fù)，派遣人員有正確的計(jì)劃在正確的時(shí)間處理和修復(fù)。經(jīng)過多年來的快速發(fā)展，輸電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)按監(jiān)測(cè)狀態(tài)分類，可分為輸電線路結(jié)冰在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、輸電線路導(dǎo)體溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、輸電線路桿塔坡度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和輸電線路分段在線監(jiān)測(cè)，該系統(tǒng)可進(jìn)行預(yù)測(cè)分析、全天候運(yùn)行、實(shí)時(shí)監(jiān)控等，是發(fā)展輸電線路智能化運(yùn)行的重要方法和手段。

結(jié)語

我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展促進(jìn)了科學(xué)技術(shù)水平的提高。電力企業(yè)發(fā)展迅速，成為我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)，電力企業(yè)的核心是輸電線路的安全運(yùn)行。在實(shí)際環(huán)境中，輸電線路運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性在多種因素的影響下惡化，導(dǎo)致安全事故的發(fā)生?？傊瑐鹘y(tǒng)的人工運(yùn)維存在巡檢不足等問題。隨著一些新技術(shù)、新工藝的出現(xiàn)，可以實(shí)現(xiàn)輸電線路的智能化運(yùn)維，可以有效提高輸電線路的維護(hù)水平和效率，并進(jìn)一步提高運(yùn)維的工作效率，電力企業(yè)的業(yè)績(jī)和經(jīng)濟(jì)效益。為解決這一問題，電力企業(yè)必須利用智能化技術(shù)，有效維護(hù)輸電線路的運(yùn)行，提高輸電線路智能化管理水平，從而促進(jìn)企業(yè)的快速發(fā)展。