输电线路巡检智能立体安防系统研究

输电线路巡检智能立体安防系统研究

冯斌

国网山西省电力公司沁水县供电公司

山西省晋城市，048200

摘要：输电线路规模庞大，运行环境复杂多变，通过巡检及时掌握线路运行状况及通道环境变化，发现设备缺陷和安全隐患，是保证线路安全运行的基础。目前架空输电线路本体和通道巡检主要依靠传统人工，存在特殊地形和气象条件下巡检困难、巡检效率低、不易发现平口以上部位缺陷的巡视范围不全面等问题。因此，面向电网快速发展新形势和内外部复杂环境，应用新型巡检技术，提升运检效益，是运检专业发展的必由之路。本文详细分析了多种不同的输电线路巡检方式，并介绍了各种巡检方式的成本和综合效益，对于提升输电线路的巡检效率和巡检效益具有一定的价值。

关键词：输电线路；巡检；智能安防

1 输电线路巡检方式分析

目前在电力企业的输电线路巡检当中，主要具有直升机、无人机和人工等三种不同的巡线方式，为保证输电线路的安全运行发挥了重要的作用。采用最广泛的巡线方法仍是人工定期巡线，发现杆塔基础缺陷能力强但技术含量低。传统的地面人工巡检工作量大、效率偏低，部分地区无法开展地面人工巡检，线路红外检测难度大，巡检作业人身伤害风险高等。因此，传统的人工巡检方法不仅工作量大、耗时长、效率低，而且受人为因素制约，一些线路缺陷或故障点不容易被发现。在常规运维体系下，运维人员数量难以满足日益增长线路巡视任务需求，同时运维人员巡视效果及效率同样受到地形环境的制约。采用直升机、无人机等智能装备和巡检技术，构建协同立体化巡检模式成为现阶段提升巡检效益、保证线路运维质量的主要任务。

随着输电线路专业新技术、直升机和无人机巡检技术的快速发展，国内输电线路运行巡检方式已趋向多样化。但是，目前国内尚未对上述三种巡检方式进行统一规范，各类巡检技术标准化作业体系尚未完全建立，巡检效益未充分发挥，各类巡检技术应用相对独立、分工不明确、多手段协同作业程度不高，增加了输电线路的运维成本，巡检资源未实现统一调配，应用效益未得到充分体现。

传统的输电线路巡检方式在实际应用中也存在一些问题：一是巡检效益未充分发挥。直升机巡检存在作业成本较高、巡检数据利用率低、数据分析链条长等问题；无人机巡检存在续航能力不足、缺陷智能识别程度低等问题；人工移动巡检存在携带装备种类繁多、功能单一、信息采集规范性差等问题。二是各类巡检技术分工界面不明确，未建成统一高效的协同巡检体系。存在各类巡检技术应用相对独立、分工不明确、协同巡检管理规范和技术标准体系尚未完全健全、多手段协同作业程度不高等问题，巡检资源未实现统一调配，应用效益未得到充分体现。三是智能化和信息化程度有待进一步提高。存在巡检数据融合性差、海量数据处理分析困难、利用率低等问题。因此，为进一步提升直升机、无人机和人工协同巡检效率和效益，降低输电线路运维成本，根据当地地形条件及线路运维环境，结合不同线路运维手段的实际效果、成本、巡视周期等历史数据，开展直升机、无人机、人工三种巡线方式综合效益研究分析，提出具有实际应用效果的协同巡检解决方案，指导直升机、无人机和人工三种巡线方式的实际应用。

2 不同巡检方式的特征及巡检成本分析

直升机巡检特征主要包括：一是巡检不受地域影响且效率高。直升机可以方便地穿越崇山峻岭，跨越林区、沼泽、湖泊和人员无法到达的无人区等区域，几乎不受地域限制。直升机机动灵活，是人工巡检速度的几十倍，巡检效率高。二是发现隐蔽性缺陷能力强。直升机可以利用机载陀螺仪内部集成的稳定红外热成像仪发现线路上的一些隐蔽性缺陷，如引流板和金具发热和合成绝缘子内部损伤发热等。而人工巡检很难发现这些缺陷，这是因为巡视人员虽然配备手持红外热像仪，但在地面受巡检位置等因素限制，人工巡检不像直升机巡检可以全程监视。在巡查设备隐蔽性缺陷能力方面，直升机巡检相比人工巡检优势明显。其次，无人机巡检不受地域影响，机动灵活、效率高。与直升机相似，无人机可以不受地形地貌限制，穿越高山、河流对输电线路进行快速巡检，大大提高线路巡检速度和效率，机动灵活且效率高。同时相比载人直升机，航空管制对无人机的影响稍小，仅在特殊时期有专门的航空管制声明。最后，人工巡检方式应用广泛，发现杆塔基础缺陷能力强，能够对一些细小的隐患和缺陷进行快速、直接的现场处理或反馈，在发现杆塔基础缺陷方面较有优势，但巡检主要依靠人工完成。

对于输电线路不同巡检方式的巡检成本，可以选取当地处于典型地形地貌、气象环境条件下的典型电压等级线路，通过统计近3年来该典型线路运维手段的巡检成本、巡视次数等历史数据，建立三种巡检方式的巡检成本估算模型，对直升机、无人机和人工巡检三种巡检方式的巡检成本进行估算。根据所选的典型线路的实际支出费用参数，对每条线路各种巡检方式的年度巡检费用单价进行估算，评估分析每条线路的巡检成本。

对于直升机的巡检费用估算，可以根据目前公司相关标准计算得出。对于无人机巡检费用估算，主要包括以下几点：一是设备折旧费，不同采购年限、不同配置的无人机，其设备价格差异较大，需要按照无人机巡检系统设备价格进行计算，通过预估出使用寿命，从而计算出每年的设备折旧费（设备价格/设备使用寿命）。二是年人工费折算值：人工费包括无人机巡检人员、辅助人员及相关管理人员的工资、差旅、培训、补助、工伤医疗保险等各项费用。同时，考虑到目前大多数无人机班组是柔性班组，无人机巡检人员也从事人工巡视、检修等工作，则无人机巡检人员人工费需折合到仅仅从事无人机巡检的人/天费用。三是年维护费，年维护费主要包括无人机巡检系统的关键组部件、主要零配件等日常维护、维修保养、及主要配件更换费分摊值等，特别是出现无人机失控、坠机等异常情况时，无人机巡检系统维修费和主要组部件更换费需分摊到每年的年维护费中。四是车辆运输费：与人工巡检中汽车的运输方式类似，车辆运输费主要包括运输车辆的燃油、运输及车辆维修保养等相关费用，无人机巡检时车辆需从无人机库房到整条线路，与无人机巡检公里数有关；由于该架无人机运输车辆也用于其他无人机巡检运输或人工巡检运输等，需对运输费进行折算。

一般而言，线路所处不同地形、采用不同巡检方式时巡检费用单价也不同，应全面考虑巡检线路的地理环境、气象条件、线路设备特征等影响因素，确定综合巡检效益。对于平原地带的线路，直升机年巡检费用高于人工、无人机年巡检费用；对于高山区内的线路，直升机、无人机和人工年巡检费用差别不大，直升机巡检费用略高，但对于高山区等人员难以到达地区直升机的综合巡检效益较高。

3 结论

本文在现有评估分析方法调研分析的基础上，提出了直升机、无人机和人工协同巡检综合效益评估模型的技术路线。同完成了协同巡检效益评估指标的设定和量化，对各评估指标的内涵进行了界定。本文所构建的评估模型不仅能应对各种工况，包括地形、天气、海拔、杆塔对象、巡检任务等，并且协同巡检效益评估结果的有效性和适用性也得到了验证，具有较高的应用价值。

参考文献

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