無人機技術在變電站順控操作中的應用研究

摘要：為了規(guī)范變電站順控操作、減少誤操作行為發(fā)生次數(shù)，開展無人機技術在變電站順控操作中的應用研究。選擇適合的無人機搭載專業(yè)測繪相機，對變電站進行全方位的航拍，搭建變電站三維實景模型；在變電站中設置隔離開關“雙確認”閘刀，確保隔離開關操作的安全性和準確性；通過各種傳感器、通訊協(xié)議、采集模塊等，實時獲取電力設備的運行狀態(tài)信息，實現(xiàn)對變電站運維端的遠程順控。對比實驗結(jié)果證明：設計的方法應用效果良好，按照規(guī)范，應用無人機進行變電展示順控操作，可以有效降低誤操作行為的發(fā)生次數(shù)，保證變電站的安全運行。

關鍵詞：無人機技術遠程端“雙確認”閘刀三維實景模型順控操作變電站

ResearchontheApplicationofDroneTechnologyinSubstationSequenceControlOperation

SUNZhaoTANGRonghui

WuhuPowerSupplyCompany，StateGridAnhuiElectricPowerCo.，Ltd.，Wuhu，AnhuiProvince，241000China

Abstract：Inordertostandardizethesequencecontroloperationofsubstationsandreducetheoccurrenceofmisoperation，researchontheapplicationofdronetechnologyinthesequencecontroloperationofsubstationsiscarriedout.Chooseasuitableunmannedaerialvehicle（UAV）equippedwithaprofessionalsurveyingcameratotakecomprehensiveaerialphotographyofthesubstationandbuildathree-dimensionalrealisticmodelofthesubstation;Installa"doubc/ASQNb3x4HG36V/wnHXbnom7rrfOw2BMYgY9W3z4No=leconfirmation"switchinthesubstationtoensurethesafetyandaccuracyoftheisolationswitchoperation;Realtimeoperationstatusinformationofpowerequipmentisobtainedthroughvarioussensors，communicationprotocols，acquisitionmodules，etc.，toachieveremotesequencecontrolofthesubstationoperationandmaintenanceend.Thecomparativeexperimentalresultshaveproventhatthedesignedmethodhasgoodapplicationeffects.ApplyingUAVsforsubstationdisplaysequencecontroloperationsinaccordancewithregulationscaneffectivelyreducetheoccurrenceofmisoperationbehaviorandensurethesafeoperationofthesubstation.

KeyWords：Dronetechnology;Remoteend;“Doubleconfirmation”switch;3Drealisticmodel;Sequencecontroloperation;Substation

現(xiàn)階段，大部分的變電站運維方式往往依賴于人工巡檢和操作，這種方式不僅效率低下，而且存在安全風險。隨著無人機技術的快速發(fā)展，其在電力行業(yè)的應用越來越廣泛，為變電站的順控操作提供了新的解決方案。

孟航等人[1]通過專家語義識別算法實現(xiàn)對一鍵順控和運維操作票的語義識別，提升了變電站數(shù)據(jù)校核的質(zhì)量和效率，但對于復雜語義識別和特定場景的適應性需改進。顏志成[2]通過圖像識別技術實時監(jiān)測變電站設備狀態(tài)，支持一鍵順控操作，提高運維效率和安全，但復雜圖像和多變環(huán)境可能影響識別準確性，特定設備需定制化算法支持。楊宏偉等人[3]用TF-IDF算法分析變電站操作文本，自動測試順控操作票的準確性，但復雜語境和行業(yè)術語處理存在不足，語義深層理解能力待提升。

為推進變電站的規(guī)范化管理，本文開展了無人機技術在變電站順控操作的應用研究，為電力行業(yè)發(fā)展帶了來更大的便利和效益。

1基于無人機技術搭建變電站三維實景模型

為了順控操作，引入無人機技術，搭建變電站三維模型。無人機搭載測繪相機，全方位地航拍變電站，多角度地采集高分辨率影像，拍攝靈活，兼顧全貌與細節(jié)，獲取了高質(zhì)量圖像。按表1設計航飛參數(shù)，確保圖像數(shù)據(jù)的規(guī)范性。

1.5

在無人機上裝備實時差分定位技術（Real-TimeKinematic，RTK）模塊，賦予無人機在戶外環(huán)境中實時獲取厘米級定位精度的能力，RTK模塊通過與地面基站之間的實時數(shù)據(jù)交換，對無人機搭載的GPS接收器接收到的衛(wèi)星信號進行差分處理[4]。公式如下。

2設置變電站隔離開關“雙確認”閘刀

在變電站中設置隔離開關“雙確認”閘刀，確保隔離開關操作的安全性和準確性?！半p確認”裝置是一種加裝在刀閘一次運動機構上的傳感器，用于實時檢測刀閘的實際位置信息?！半p確認”技術原理如圖1所示。

根據(jù)變電站的實際情況和隔離開關的類型，選擇適合的“雙確認”傳感器，將選定的傳感器安裝在隔離開關的刀閘一次運動機構上。在安裝過程中，需確保傳感器與刀閘的接觸部分緊密貼合，以便準確捕捉刀閘的運動狀態(tài)[5]；同時，還需要注意傳感器的固定方式，以避免在刀閘運動過程中發(fā)生松動或脫落。然后，將傳感器的信號線連接到變電站的控制系統(tǒng)中。在連接過程中，需要確保信號線的質(zhì)量和可靠性，以避免信號傳輸過程中的干擾和損失。檢查傳感器是否能夠準確捕捉刀閘的運動狀態(tài)，并將狀態(tài)信息傳輸給控制系統(tǒng)，以此種方式實現(xiàn)變電站隔離開關“雙確認”閘刀的設置。

3變電站運維端遠程順控

在變電站運維端實現(xiàn)遠程順控時，會涉及多個關鍵組件和設備，包括駐地監(jiān)控主機、順控主機、智能防誤主機、執(zhí)行設備組件與測控裝置。其中，監(jiān)控主機是設備監(jiān)控系統(tǒng)的關鍵，可以連接信號輸入，實現(xiàn)對變電站的實時監(jiān)控。

通過各種傳感器、通訊協(xié)議、采集模塊等，實時獲取電力設備的運行狀態(tài)信息，如電流、電壓、功率因數(shù)。在調(diào)度端主站上，擴展操作票和操作防誤、計算分析校驗模塊，并確保這些模塊與實時系統(tǒng)緊密耦合。在此過程中，順控操作主要由站控層完成，智能化變電站通過與調(diào)度主站配合實現(xiàn)智能操作票的召喚功能。運維人員可以遠程對變電設備進行操作和控制，如開關、斷路器的遠程切換等，減少操作人員的工作強度，提高操作效率。按照上述方式，實現(xiàn)變電站運維端遠程順控。

4對比實驗

選擇某地區(qū)大型變電站作為試點。該變電站是該地區(qū)電力系統(tǒng)的重要節(jié)點，擁有500kV電壓等級和1200MVA總?cè)萘浚?臺主變壓器及配套設備。隨著電力需求增長，近5年，容量增長15%，新增2臺主變壓器和10個開關間隔，對運行管理和維護提出了更高要求。

引入順控操作技術，提升變電站管理效率與安全性，但仍有30%操作需人工干預，限制了技術發(fā)揮。一年內(nèi)，15%誤操作與順控技術相關。

雖然該試點變電站已經(jīng)引入順控操作技術并取得一定成效，但在實際應用中仍存在不足。為了提高順控操作技術的覆蓋率和準確性，引進無人機技術，并將孟航等人[1]提出的方法、顏志成[2]提出的方法作為對照，應用3種方法，進行變電站順控操作。將3種方法在應用中的誤操作行為發(fā)生次數(shù)作為檢驗指標，對其進行統(tǒng)計，如表2所示。

由表2可以看出，應用本文方法后，變電站順控操作中多種誤操作行為發(fā)生次數(shù)為0，而應用孟航等人[1]提出的方法與顏志成[2]提出的方法，無法保證誤操作行為發(fā)生次數(shù)為0。由此證明，相比對照組方法，本文方法應用效果良好，按照規(guī)范，應用無人機進行變電展示順控操作，可降低誤操作行為的發(fā)生次數(shù)，保證變電站的安全運行。

5結(jié)語

無人機技術與變電站的順控系統(tǒng)相結(jié)合，實現(xiàn)對設備的智能化管理和控制。為此，通過搭建變電站三維實景模型、設置變電站隔離開關“雙確認”閘刀、變電站運維端遠程順控，開展無人機技術在變電站順控操作的應用研究。通過無人機獲取的實時數(shù)據(jù)，順控系統(tǒng)可以自動判斷設備的運行狀態(tài)，并采取相應的措施，保障電網(wǎng)的安全運行。同時，無人機技術還可對變電站的故障進行自動診斷和處理可以為運維人員提供準確的信息，快速處理故障。因此，在后續(xù)工作中，還需加大對此方面工作的投入，加大對變電站的規(guī)范化管理。

參考文獻

[1]孟航，薛向陽，黃山，等.基于強化自然語言理解的變電站一鍵順控自動校核研究[J].自動化應用，2024，65（4）：39-42.

[2]顏志成.圖像識別在智能變電站一鍵順控操作中的有效運用[J].自動化應用，2023，64（20）：160-161，165.

[3]楊宏偉，張紅梅，張驥，等.基于TF-IDF加權文本語義相似度算法的變電站一鍵順控測試方法研究[J].電力科學與技術學報，2023，38（5）：269-278.

[4]劉洋，顧全，李學武，等.基于PLC控制的一鍵式順控及智能操作票生成方法[J].自動化技術與應用，2023，42（9）：25-28.

[5]劉一平.110千伏變電站高壓開關柜一鍵順控協(xié)同防誤聯(lián)鎖智能操作應用[J].新疆鋼鐵，2023（3）：7-9.