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電力巡查

2017-12-29

對(duì)輸電線路進(jìn)行定期巡視檢查，隨時(shí)掌握和了解輸電線路的運(yùn)行情況以及線路周圍環(huán)境和線路保護(hù)區(qū)的變化情況，是供電企業(yè)一項(xiàng)繁重的日常工作。人工巡檢是一種傳統(tǒng)的巡檢方式，也是目前輸電線路巡檢的主要方式。由于輸電線路走廊地形環(huán)境復(fù)雜，在一些條件惡劣如跨江跨河或高山峻嶺地區(qū)，沿線部分區(qū)段幾乎沒有巡視道路，這種巡檢方式勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作條件艱苦，輸電線路的運(yùn)行情況得不到及時(shí)反饋。

截至2017年年底，國(guó)家電網(wǎng)公司系統(tǒng)各單位共配有各類型無人機(jī)1800余架,2017年度無人機(jī)累計(jì)巡檢桿塔超過21萬基，累計(jì)發(fā)現(xiàn)缺陷超過5萬余處;按照缺陷位置劃分，以桿塔瓶口及以上位置線路設(shè)備及附屬設(shè)施缺陷為主，占75.8%;按照缺陷等級(jí)劃分，以一般缺陷為主，占87.2%;按照缺陷類型劃分，以金具類缺陷為主，占42.7%。

2013年，《國(guó)家電網(wǎng)公司輸電線路直升機(jī)、無人機(jī)和人工協(xié)同巡檢模式試點(diǎn)工作方案》發(fā)布；

2015年，中國(guó)電科院起草《架空輸電線路無人機(jī)巡檢作業(yè)技術(shù)導(dǎo)則》，并編制無人機(jī)巡檢系統(tǒng)性能檢測(cè)方案。

▍現(xiàn)狀：電力巡檢主要包括：人工巡檢、有人直升機(jī)巡檢、無人機(jī)巡檢三大體系。主要存在地形復(fù)雜、環(huán)境復(fù)雜、氣候復(fù)雜、工作量龐大、新增項(xiàng)目多、高空作業(yè)危險(xiǎn)性大、人工識(shí)別錯(cuò)誤率較高、突發(fā)事件響應(yīng)不及時(shí)的特點(diǎn)。

▍無人機(jī)巡檢內(nèi)容有：

  范圍巡檢：違章樹木、違章建筑、新架線路、新加建筑物、施工、大型設(shè)備移動(dòng)巡檢；

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

  精細(xì)巡檢：防震錘、拉線、線夾、連接器、瓷瓶、彈簧銷等巡檢內(nèi)容；

  其他：防雷、接地、驚鳥器、警告牌。

▍圍繞電力巡檢無人機(jī)的3個(gè)關(guān)鍵技術(shù)：

無人機(jī)飛行平臺(tái)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路特殊電磁環(huán)境下，正常運(yùn)作能力。實(shí)用性則是無人機(jī)使用與現(xiàn)有運(yùn)輸設(shè)備，維護(hù)設(shè)備相適應(yīng)無需搭建額外的場(chǎng)地；

任務(wù)載荷采集數(shù)據(jù)有效性：在移動(dòng)飛行平臺(tái)下，能有效識(shí)別關(guān)鍵目標(biāo)，如銷釘，線纜，螺母，絕緣子并在無人機(jī)有限飛行時(shí)間內(nèi)盡可能多的采集有效可識(shí)別的信息，并滿足后期數(shù)據(jù)處理的的基本性能；

數(shù)據(jù)處理能力及對(duì)無人機(jī)采集的數(shù)據(jù)能夠有效：高效的判讀，識(shí)別故障點(diǎn)，判斷故障類型，形成有效報(bào)告，對(duì)歷史信息有一定的處理能力。

▍機(jī)型種類：

固定翼無人機(jī)電力巡檢典型作業(yè)任務(wù)規(guī)劃。以線路通道巡檢為主，解決如周邊物體對(duì)線路的威脅評(píng)估，地質(zhì)環(huán)境變化，植物生長(zhǎng)，線路上大尺度物體檢查如風(fēng)箏、鳥巢等；

小型中型旋翼機(jī)主要任務(wù)是塔體的精細(xì)巡檢，其中小型多旋翼主要用于運(yùn)輸車輛3km以內(nèi)的單塔和多塔巡檢，一般一次巡檢1-2塔；

  中型直升機(jī)用于運(yùn)輸車輛10km以內(nèi)的多塔巡檢，基本處于盲飛階段。

▍數(shù)據(jù)采集：

※ 電力巡檢對(duì)數(shù)據(jù)要求：一致性、有效性、無偏行。

有效性：采集單一數(shù)據(jù)本身有效可用，需要剔除天氣，對(duì)焦，重復(fù)拍照等原因引起的無效數(shù)據(jù)。

一致性：超大批量大批量數(shù)據(jù)采集時(shí)，數(shù)據(jù)本身的具備收斂特性，不隨數(shù)據(jù)量的增長(zhǎng)和時(shí)間增長(zhǎng)發(fā)生改變。

無偏性：采集數(shù)據(jù)不會(huì)受采集時(shí)光照，角度，采集設(shè)備參數(shù)設(shè)置，飛行平臺(tái)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(nèi)容是主要針對(duì)無人機(jī)任務(wù)載荷的要求，而任務(wù)載荷的性能決定了整個(gè)無人機(jī)巡檢系統(tǒng)采集結(jié)果的能力。

※ 在實(shí)際無人機(jī)電力巡檢過程中，主要有三大問題

1.單次采集數(shù)據(jù)量有限，采集有效性低，在巡檢過程中對(duì)巡檢目標(biāo)需要多次拍攝才能彌補(bǔ)由于任務(wù)載荷對(duì)焦失敗，無法準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)等問題，前端拍攝大量信息多為無效性信息。

2.大批量采集一致性差，不具備重復(fù)對(duì)比的能力，相同故障點(diǎn)數(shù)據(jù)每次采集信息都不具備歸一性，存在重復(fù)拍照或者漏拍問題，無法通過GIS信息進(jìn)行統(tǒng)一處理。

3.數(shù)據(jù)采集受限制，而任務(wù)載荷數(shù)據(jù)采集效率低下反過來苛求無人機(jī)的續(xù)航時(shí)間無人機(jī)的飛行能力，這樣的思路是錯(cuò)誤的，通過任務(wù)載荷做到高效有效的數(shù)據(jù)采集是整個(gè)數(shù)據(jù)采集流程的核心。

▍數(shù)據(jù)融合：

隨著光學(xué)設(shè)備，任務(wù)載荷，以及遙感手段的應(yīng)用，除了傳統(tǒng)的可見光數(shù)據(jù)，人工拍照，人工識(shí)別手段。紅外，紫外，激光雷達(dá)，合成孔徑雷達(dá)，多光譜高光譜等多種手段也慢慢應(yīng)用到特高壓輸電線路巡檢的過程中。

  圖為通過多數(shù)據(jù)融合，在光譜維度對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析，數(shù)據(jù)融合分析，提前發(fā)現(xiàn)隱藏故障：

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

  圖2為激光雷達(dá)，合成孔徑雷達(dá)對(duì)金屬材質(zhì)塔體 大范圍變形，異常位移，傾斜等故障的監(jiān)測(cè)；

  圖3為紅外和紫外數(shù)據(jù)對(duì)于短路點(diǎn)，異常放電等故障的識(shí)別；

  圖4為多光譜對(duì)于輸電線附近植被生長(zhǎng)情況預(yù)測(cè)，以及銹蝕油漆剝落等潛在故障點(diǎn)識(shí)別