變電站無人機巡檢技術的發展探討

王麗萍　魏霞　孫涵　魯偉　高嶺　劉瑜

【摘 要】近年來社會用電需求的不斷增大，電力工程建設數量也逐漸增多。受設計、安裝、惡劣天氣等影響，變電站架構、避雷針等設備易出現法蘭、螺栓銹蝕甚至松動脫落等缺陷。由于變電站架構、避雷針等位于高處，地面巡視無法觀察到其具體情況，并且人員登高檢查危險性大，也不能全部檢查到位，如果發生遺漏就易造成架構、避雷針等帶隱患使用，存在安全風險，因此考慮利用無人機對變電站架構、避雷針開展專項巡檢。本文就變電站無人機巡檢技術的發展展開探討。

【關鍵詞】無人機;巡檢;變電站

引言

變電站設備巡檢機器人系統在無人值班或少人值守變電站已經得到了較廣泛的應用，設備巡檢機器人為及時發現和消除設備缺陷，預防事故發生，確保設備安全運行發揮了一定作用。

1變電站設備日常維護現狀

（1）一次設備的維護。在變電站中一次設備一般分布在室外，由于環境、傳輸負荷等因素會對一次設備本身造成不同程度的影響，嚴重時會造成設備故障，影響可靠運行波及電網安全，所以對一次設備的實時監控以及日常維護尤為重要。日常維護是運行人員通過紅外測溫儀測量一次設備的溫度、目測設備的外觀狀態、油位、運行位置等可觀察情況，記錄并判斷設備是否運行正常。有些地區變電站引入“智能機器人”系統，在日常維護過程中以運行人員巡視為主，“智能機器人”巡視為輔。（2）巡視“死角”。日常巡視視角一般是由設備下方像上方觀察，對于高處以及設備上方存在巡視“死角”。如：一次設備連接引線、螺絲、避雷線防脫銷等也無法清晰觀察其狀態，如果發生一次連接引線螺絲松動、斷股、避雷線防脫銷脫落等故障，又無法及時發現并處理，可能造成重大事故。

2無人機巡檢優缺點

利用無人機對變電站架構、避雷針等開展巡檢主要有以下優缺點。（1）可進行近距離觀察。利用無人機進行高空近距離觀察，能獲取架構、避雷針的清晰圖像數據，并能通過對比分析及時發現設備運行中的異常情況，為制定針對性措施提供有效幫助。（2）可消除人工巡檢死區。無人機的高空巡檢范圍能覆蓋變電站架構、避雷針等高處設備，并且通過無人機的旋轉飛行，可獲取設備360°場景圖像資料，消除人工地面巡檢時的視覺死區。（3）可提高巡檢效率。無人機飛行速度快，上下飛行方便，在架構、避雷針間可根據巡視路線進行連續飛行，縮短了作業時間，提高了巡檢效率。（4）存在巡檢安全風險。變電站中各種高壓帶電設備布局復雜，電磁干擾影響大，可能導致無人機失控。

3無人機巡檢注意事項

3.1巡檢機器人紅外測溫準確性問題

巡檢機器人的測溫準確性受多方面影響，鏡頭精度、對焦、距離和角度等都會影響所測設備溫度。《變電站智能機器人巡檢系統運維規范》中規定：對于主變等大型設備要求360°全覆蓋，如主變本體，要求從正面、背面、左面和右面進行巡檢，以確認主變無滲漏油、破損、銹蝕，測溫正常;對于隔離開關等柱型設備，要求進行不少于兩個方向的外觀拍攝和紅外測溫，以確認無歪斜、破損、裂紋、滲漏油，測溫正常。但巡檢機器人是在場地二維平面行駛的，對于處于高處的設備，紅外測溫儀角度上仰，與設備成一定夾角，其測溫往往低于設備實際溫度，并不準確。相比之下，應用無人機可以完美避免這些問題。無人機紅外測溫具有三維立體，突破二維空間的限制全方位無死角測溫，測溫速度快、范圍廣等優點。搭載紅外成像儀的無人機，熱像儀的熱分布可視化、測溫等特性能夠有效地發現設備發熱點，及時發現設備缺陷，保障設備安全穩定運行。應用無人機代替巡檢機器人，可以按照《變電站智能機器人巡檢系統運維規范》中的相關規定完成測溫任務。

3.2有序推進飛行巡檢

先按電壓等級對變電站設定飛行區域，再按順序進行變電站架構、避雷針等飛行排查。每個區域均設置安全起、降位置，明確飛行路線。無人機飛行過程中應避免進行超出其性能指標的飛行，巡檢時飛行速度不宜大于15m/s，飛行高度不超過120m，且飛機要時刻在目視范圍內，避免在一次引線上方懸停。在目視范圍內，安全員應密切觀察無人機飛行姿態及周圍環境變化，異常情況下通知操作手拉升高度或一鍵返航。操作人員應密切觀察飛行巡檢過程中的遙測信息，綜合評估無人機所處的氣象和電磁環境，異常情況下應及時響應，必要時中止飛行，并做好飛行的異常情況記錄。作業過程中，作業人員間應保持呼唱，及時調整飛行狀態，確保無人機滿足巡檢拍攝角度和時間要求。在巡檢過程中，若發現異常情況，則應對可疑部位進行重點檢查核實，并記錄詳細信息。作業過程中，操作手若發現飛行航線、懸停點與預設航線偏差較大，則應實時調整飛行航線，同時注意無人機電能儲備，合理規劃使用，在剩余電能低于30%時，應停止巡視并安全返航。

3.3無人機集中控制平臺

假設解決了無人機續航問題，變電站中設專門無人機小室，內有搭載各種配置的無人機。開發專用應用平臺對全部無人機進行管理，平臺結合北斗衛星對變電站內設備進行精準定位，依據不同用途規劃無人機的飛行路線、飛行時間、飛行任務等數據，再通過無線設備傳輸至各個無人機接收裝置，無人機在接收到命令后開始按平臺指令完成規定動作，返回后上傳數據至平臺，平臺完成數據比對及整理，存入歷史庫。維護人員可通過電腦或手機與平臺進行溝通，檢查巡視效果，及時調整平臺控制指令，最終實現無人機巡視全自動化。

3.4強化落實飛行安全

飛行設專職安全員進行安全監護。巡檢過程中，作業人員間應保持聯絡暢通，確保每項操作均知會相關人員，禁止擅自違規操作。無人機應在設置范圍內開展巡檢作業，嚴禁超范圍作業。巡檢過程中，不得操縱無人機進行與巡檢作業無關的活動。現場禁止使用可能對無人機造成干擾的電子設備，操作人員和安全員在作業過程中嚴禁接打電話。檢查架構、避雷針時應懸停檢查，無人機單次懸停不宜超過5min。巡檢作業時，應避免在主變低壓側等設備密集區域上空飛行，確有必要跨越引線時，應采用上跨方式，與最上層引線的凈空距離不小于30m，且不能長時間在線路設備正上方懸停。

4來變電站巡檢無人機的發展

無人機在輸電線路巡視中的應用已經有了良好的開端，依照南方電網規劃，2020年將實現“機巡為主，人巡為輔”的智能化、可視化巡檢模式。但無人機在變電站巡檢方面的應用還比較欠缺，還需要在變電站勇于嘗試，推廣變電站無人機巡檢技術，逐步實現智能化的巡檢方式。結合目前無人機技術的新發展，還需開發無人機自動巡檢功能、基于圖像識別的在線檢測以及通過神經網絡進行大量訓練的智能診斷系統，以便實現變電站無人機巡檢全自動、智能化運行管控。將來無人機巡檢技術成熟，廣泛應用于變電站后，可有效推進電力環保、綠色巡檢的進程。

結語

無人機行業是集多種學科、多種領域于一身的新型高科技行業，無人機在變電站巡檢中應用，需不斷積累巡檢經驗，持續開展應用研究，才能最終實現變電設備近距離、安全、無盲區巡檢。

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（作者單位：國網安徽省電力有限公司 安徽合肥 230000;

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