智能巡检系统在电力行业中的应用研究

智能巡检系统在电力行业中的应用研究

杨宁立

天津华电南疆热电有限公司 300450

摘要：随着经济的快速发展，我国的电厂规模逐年增加，不仅作为生产生活的能源，而且作为系统的核心部分，通过定期检查来保证的动力源。电厂设备巡检可以有效检测安全隐患和故障隐患，有效保障网络的稳定性和安全性。人工巡检电力线路，工作量大，地理位置复杂，威胁人员安全。现代电厂的运行和发展迫切需要更高效、更实用的巡视检测方法。

关键词： 智能巡检系统；电力行业；应用研究

引言

近年来，我国的电力系统工程建设的发展也有了改善。电厂设备穿越复杂、偏远的地区，在长期运行过程中极易遭受自然灾害和人为破坏，进而引发严重的电力事故，影响电网安全与稳定运行。随着无人机巡检技术的逐渐成熟，其在电力系统得到了广泛应用。目前，无人机仍需要专业人员操作，无人控制、完全自主作业能力尚未实现。无人机自主巡检关键在于自动获取“无人机巡检轨迹航线”数据，而当前学术领域对该方向研究大部分集中在轨迹跟踪控制上，对于飞行控制之前轨迹数据获取方式研究相对较少。现有航线学习策略往往是通过飞手控制无人机模拟一段作业轨迹航线，并在飞行过程中通过不断触发、记录位置点状态来获取目标轨迹线路。这种方法弊端在于人为触发记录位置点状态操作容易被遗忘，使得获取的轨迹航线存在较大偏差，进而可能引发无人机炸机事故。

1常见无人机线路基础巡线技术

1.1多角度多光谱成像

机载多角度多光谱成像系统是截止到目前为止唯一一个能够获取多个波段多个角度的图像，还是一个可以获取红外热图像的系统，当对图像进行采集之后，可以对巡检线路的实际运行情况、与周边建筑物的距离情况，以及周边地面情况进行全面详细的查看和了解，并分析出其地理位置，另外还可以对巡检线路进行全方位检测，能够找到出现故障点和问题的具体位置，精准测量出各个故障点之间的距离。

1.2激光振动

激光振动的频率不同，所代表的含义也是不同的，通常情况下中心频率和已经开裂的绝缘子频率是有差异的，要有效判断绝缘子是否开裂，可以应用激光振动进行判断。需要把超声发生器所产生的超声波反射到绝缘子上，此时会产生微小的振动，可以让激光对准绝缘子。最后根据反射信号频谱判断绝缘子是否开裂。

2当前电力系统设备巡检现状

2.1巡视环境复杂多变

最近几年我国的电力行业发展势头强劲，大部分地区都已经实现了通电，但是很多电厂都位于人烟稀少的地区，地理环境比较繁复，气候条件也不太好，例如，位于西北地区的输电线路一般都建设在山地顶部，杆塔也设置在人烟稀少的地区，从而给巡视人员带来了查找难度，而且顶部气候太过多变，对于巡视工作也是一大阻碍，为此电力企业只能投入更多的人力、物力和财力，然而巡视工作还存在一定的危险性，所以巡视效率和效果都不太好。

2.2巡线内容不断增加

电厂设备巡检包括很多环节，涉及的内容也比较多，例如供电线路是否可以正常运行、是否受到环境的侵蚀、回填土下沉是否超出标准、杆塔基础状况是否良好、保护装置是否可以正常运行等。与此同时，还要负责巡视附属设备，例如保护装置是否可以顺畅运行、警示标志是否存在、监测设备是否可以正常运行等，所以巡检人员需要肩负很大的工作负担，而且该项工作对于巡检人员的综合能力有着很高的要求。另外，巡检人员还要对线路环境进行检查，主要内容有检测地表活动、线路是否和周围事物保持一定的距离、线路四周是否出现了沉降现象等，而且随着电厂技术的发展，巡检人员的工作内容还在不断增加。

2.3人工巡检存在困难

现在很多电力企业都是采用人工巡检和无人机巡检相结合的方式，但是人工巡检的耗费比较大，而且存在一定的危险性。巡检人员需要带上专业设备到特定的位置进行巡视检查，无论是高山峡谷还是无人区都要亲自到场，还要爬上杆塔，即使遇到恶劣的天气也要坚持，如果在进行巡检时发生安全事故就会造成人员伤亡。无人机巡检虽然减轻了工作危险性，而且节省了人力，但需要花费很长时间才能培养出一个合格的无人机操作员，再加上操作员的技术水平参差不齐，所以很容易出现“炸机”。此外，由操作员指挥的无人机巡检容易出现误差，例如每个操作员的拍照距离都是不同的，拍照角度和位置也各不相同等，而且无人机巡检需要花费很高的资金。虽然无人机巡检提高了巡检效率，但是这种巡检方式也存在一些困难，如对操作员的技能水平有着很高的要求，还需要操作员长时间集中精力进行操作等。

3智能自动巡线技术在电力系统巡检的实现策略

3.1对GPS定位和信号传输系统进行改进

电厂设备巡检需要经过很多类型的地形，还可能遇到恶劣的天气，为了确保无人机能够在此情形下安全、顺利地完成巡检任务，就需要采用精确度更高的导航定位技术。电力企业可以采用差分定位系统，该系统的定位结果更加准确，可以精确到厘米级，还可以有效降低观测误差，这样无人机就可以及时避开各种障碍物，而且还可以拍摄到更清晰的图像，这无疑可以为巡检工作提供很大的助力。此外，无人机自动巡检工作的顺利开展还需要通畅的信号作为支持，因为无人机需要接受操作人员的指令，还需要将信息及时地反馈给操作员，完成此操作需要确保通信正常。无人机自动巡检的工作环境比较复杂，经常会遇到高山峡谷，虽然现在的网络信号传输已经有了很大的提升，但是地形还是会对信号传输造成阻碍，从而出现通信中断、信号不稳定等情况。为此，需要采用更先进的数据链路中继系统，从而可以在信号方面为无人机在自动巡检过程中可以顺畅地进行视频传输提供保障，这样无人机就可以顺利地完成巡检工作。

3.2对无人机避障系统进行完善

无人机自动巡检要想获得精准的信息就要采用超低空飞行，但是这种飞行方式会让无人机容易遇到各种障碍物，如果不能准确躲避这些障碍物就可能导致无人机受到损坏。基于此，就要对无人机避障系统进行升级改造，可以在无人机上应用能够24小时无论任何环境都可以自动识别和躲避障碍物的自主雷达避障系统，该系统对于200米范围内的障碍物都可以做到精准识别，这样无人机就可以顺利、安全地完成巡检任务。

3.3制定科学的飞行计划和合理规划航迹路线

飞行计划是无人机自动巡检之前必须完成的一项工作，航迹路线规划同样也是必须进行的一个环节，这两项工作不仅会对无人机飞行安全造成直接影响，还和输电线路巡检效果有着密切关系。所以，相关工作人员进行巡检之前需要先认真分析地形数据，还要对电力线模型进行全面剖析，在此基础上制定科学的飞行计划，并对航迹路线进行合理规划。

3.4 研发智能巡检机器人

对于相对平坦的区域，可以采用轮式地面智能巡检机器人的方式。在天津华电南疆热电有限公司里的汽机房零米区域，就是采用的这种轮式机器人的巡检方式。智能巡检机器人按照预设好的路径巡检（常规巡检）、指定点巡检（特巡）、可见光实时视频与红外实时视频监控、红外测温与故障报警、可见光图像智能判别、巡检报表分析与历史数据分析等功能，以自主或遥控的方式，在无人值守的环境中替代人工执行巡检任务。

结语

针对当前电厂无人机巡检系统过度依赖专业人员操作、巡检精度易受环境影响、远距离遥控可靠性较低等不足，设计基于航线自学习技术的无人机自主巡检方法或轮式地面智能巡检机器人，通过融合卡尔曼滤波、路点信息的筛选流程和垂距法提高融合线路与原始线路间的相似度；在此基础上，设计了针对不同设备的定位优化方法，从而使得在完成高精度自主巡检的同时，实现了各类设备的精准定位，对于推动电厂巡检线路智能化、无人化稳定作业提供了有效的解决方案。

参考文献

［１］　赵晋泉，邓晖，吴小辰，等．基于广域响应的电力系统暂态稳定控制技术评述［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１６，４４（５）：１－９．

［２］　刘勇，陈海滨，刘方．基建现场巡检无人机智能感知系统的研究与应用［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１８，４６（１５）：１５５－１６１．