輸電線路智能化運行維護技術(shù)研究

劉洋 汪鵬 左英楠

（國網(wǎng)江蘇省電力有限公司句容市供電分公司，江蘇 句容 212400）

將智能輸電線路運維技術(shù)有效應(yīng)用于整個電力系統(tǒng)，可以大大提高輸電線路運維工作的質(zhì)量和效率，進一步提高電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。為此，電力企業(yè)必須不斷提升輸電線路智能化運維水平，提高整個電力系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量。

一、輸電線路智能運維相關(guān)概念

輸電線路智能運維的主要目的是在電網(wǎng)運行中進行輸電線路維護，其目的是在不影響其他部件正常運行的情況下，確定和發(fā)現(xiàn)缺陷并修復缺陷部件。在電力系統(tǒng)中，需要一種更先進、更準確地替代人工維護的方式來保證電力系統(tǒng)的正常運行。智能輸電線路運維技術(shù)取得了良好的效果，被電力企業(yè)廣泛應(yīng)用。

二、輸電線路運維智能化要求

（一）操作安全要求

輸電線路運維智能化發(fā)展是輸電線路安全運行、有益維護的主要手段，也是電力企業(yè)發(fā)展的必然要求。根據(jù)開發(fā)的結(jié)構(gòu)性能分析，輸電線路是電力系統(tǒng)運行的重要組成部分，是整個電網(wǎng)的核心力量，輸電線路的安全運維可以保證安全運行，以及保證整個電網(wǎng)的穩(wěn)定運行，尤其是電網(wǎng)受復雜地形條件和千變?nèi)f化的氣候環(huán)境影響，需要準確分析外部環(huán)境的變化，以保證安全運維。另外，一些老化的設(shè)備、損壞的元器件等都會影響輸電線路的安全運行。因此，要促進輸電線路的安全運行和安全檢修，采用傳統(tǒng)的檢修方式已不能完全滿足現(xiàn)代社會的發(fā)展需要，實現(xiàn)智能化運維是一項重要的技術(shù)手段。在輸電線路運維工作中實現(xiàn)智能化發(fā)展，不僅可以促進輸電線路的穩(wěn)定運行，維護輸電線路的各種理念和目標，促進整條輸電線路的安全檢修，還可以對其進行準確處理，確定隱患、信號報警操作等，提高輸電線路運維安全效果。

（二）信息建立請求

隨著信息化建設(shè)的不斷加快，我國電力行業(yè)也在積極推進信息化建設(shè)步伐。在這種發(fā)展背景下，輸電線路的運維要適應(yīng)現(xiàn)代發(fā)展趨勢，實現(xiàn)智能化發(fā)展方向，不僅要加大信息化建設(shè)，還要加大對信息化建設(shè)的研究和利用。既要為技術(shù)提供良好的發(fā)展模式，也要提供管理方法。因此，在當前信息化時代，利用信息化建設(shè)進行輸電線路運維，既是電力行業(yè)發(fā)展需求的結(jié)果，也是信息化發(fā)展目標的有力實現(xiàn)。

（三）傳輸線上的安全需求

由于鋪設(shè)傳輸線時自然地理條件的變化和嚴酷，傳輸線的安全性常常面臨各種威脅，并且傳輸線中的各種電力設(shè)備，電氣部件和電纜也將延伸使用壽命。老化現(xiàn)象很容易引起線路故障，使傳輸線難以穩(wěn)定有效地工作。構(gòu)建用于輸電線路運行和維護的智能系統(tǒng)，可以根據(jù)事故診斷，警告和定位故障，從而可以快速有效地及時發(fā)現(xiàn)并消除故障。因此，用于建立聲音傳輸線的智能操作和維護機制。

（四）需要提高傳輸線的實用性

智能輸電線路運維系統(tǒng)采用先進的計算機技術(shù)和科學的分析處理方法對大量信息和數(shù)據(jù)進行分類和分析，總結(jié)提高輸電線路效率的方法，并從中受益。減少了傳輸過程中傳輸線的功率損耗，并提高了傳輸線的生存能力。

三、輸電線路智能化運維的必然性

（一）輸電線路智能化運維具有實用性

在輸電線路運行維護中采用智能化手段，可以最大限度地提高獲取的信息和數(shù)據(jù)的準確性，提高整個輸電線路運維的效率和質(zhì)量。同時，通過信息處理工程，更方便線路管理人員了解和控制輸電線路的整體運行情況和當前狀態(tài)。這使得未來的輸電線路改造項目和維護工作變得越來越容易。同時，智能化的實現(xiàn)可以最大限度地減少輸電線路的損耗和浪費，也減少對周邊資源的破壞?？梢?，輸電線路智能化運維具有相當?shù)膶嵱眯浴?/p>

（二）輸電線路智能化運維保障安全

在高壓電力的應(yīng)用中，輸電線路對輸電功率的需求逐漸增加，如果輸電線路發(fā)生故障，就有可能引發(fā)系統(tǒng)事故，不僅造成巨大的經(jīng)濟損失，而且?guī)戆踩[患，也會給人們的生活帶來不便。我國輸電線路分布在不同地區(qū)，有的地區(qū)環(huán)境非常惡劣，人們難以維護，檢測質(zhì)量無法得到充分保證，線路問題不能及時發(fā)現(xiàn)，無法提高檢查效率。因此，電力公司可以利用衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)和檢測技術(shù)，實現(xiàn)線路的智能巡檢和維護，及時檢測線路使用情況，發(fā)現(xiàn)線路運行問題，及時進行維護工作。同時，在智能化運營下，企業(yè)可以減少員工數(shù)量。因此，在智能維護時，既能保證電路運行的安全，也能保證企業(yè)的利潤。

（三）輸電線路智能化運維成為可能

在輸電線路運行中采用智能維護方法，可以最大限度地提高獲取的信息和數(shù)據(jù)的準確性，提高整條輸電線路運行維護的效率和質(zhì)量。同時，信息處理項目使線路管理人員更容易了解和控制輸電線路的整體運行和當前狀態(tài)。這將有助于未來的輸電線路改造項目和維護工作。

四、輸電線路智能運維技術(shù)

（一）衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)

利用衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)對輸電線路進行智能運維，改善了現(xiàn)有電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換，進一步優(yōu)化了電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，便于及時、快速傳輸錯誤信號信息。同時，通過搭建基于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的遠程系統(tǒng)，可以實現(xiàn)遠距離數(shù)據(jù)傳輸和維護技術(shù)提供，方便遠程運維工作，也可以執(zhí)行線路操作和維護工作。隨著我國衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)信息工程技術(shù)的發(fā)展，有必要考慮建立輸電線路智能化運維系統(tǒng)，促進我國電力運維模式的創(chuàng)新。

（二）輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)

輸電線路在線監(jiān)測是根據(jù)先進的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)和診斷技術(shù)提供的設(shè)備狀態(tài)信息，判斷輸電線路的異常情況，預測設(shè)備故障的可能性，實現(xiàn)狀態(tài)檢測和診斷的重要手段。在實際使用中，輸電線路在線監(jiān)控系統(tǒng)可分為本地網(wǎng)絡(luò)公司監(jiān)控中心、市級監(jiān)控中心、線路延伸監(jiān)控、通信網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控信息五部分。其中，線路監(jiān)控可以實時采集輸電線路導體、桿塔、絕緣子等設(shè)備的狀態(tài)信息，以及濕度、溫度、風速等外界環(huán)境信息。通過衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)、通用分組無線電服務(wù)等接收的信息被轉(zhuǎn)發(fā)到當前的監(jiān)測中心和市政當局。地方監(jiān)控中心和市政工作人員根據(jù)信息內(nèi)容，采用各種修正后的理論模型和試驗分析，確定輸電線路的運行狀態(tài) 立即發(fā)出報警信息。

（三）輸電線路故障準確定位與診斷技術(shù)

在輸電線路運維中，如何快速識別并及時處理故障點，是提高運維質(zhì)量和效率的關(guān)鍵。為了快速確定故障點并及時處理，輸電線路智能運維采用故障定位與診斷技術(shù)。一種準確定位和診斷所謂輸電線路故障的技術(shù)是在輸電線路上放置多個現(xiàn)場監(jiān)測終端，將輸電線路分成幾段，然后利用監(jiān)測記錄的故障瞬變和電流行波。在終端確定故障斷面，然后根據(jù)行波測量原理利用故障暫態(tài)行波準確確定故障位置。將該技術(shù)應(yīng)用于輸電線路運維，可以快速發(fā)現(xiàn)線路中的故障點，避免多次巡檢，大大提高輸電線路智能化運維水平。

（四）無人機巡檢技術(shù)

利用無人機巡線技術(shù)進行輸電線路巡檢，可以大大提高巡檢工作的質(zhì)量和有效性，提高線路運維的智能化和自動化程度，為電力企業(yè)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益和社會效益。在輸電線路巡檢作業(yè)中，無人機巡檢技術(shù)的實際應(yīng)用主要有兩種模式：一是無人機飛行模式，無人機通信系統(tǒng)中繼模式。在無人機飛行模式下，為防止無人機在特殊情況下對輸電線路造成垂直損壞，需要在飛行路徑與輸電線路之間保持適當?shù)木嚯x，最好在輸電線路上空斜飛。另外，為了提高巡檢效率，可以在掃描視角好的情況下沿傳輸線方向進行單次飛行操作，掃描效果不好時需要進行巡檢。為了在一定程度上彌補無人機飛行模式的不足，提出了無人機通信系統(tǒng)的中繼模式。二是無人機通信系統(tǒng)的中繼模式，與無人機飛行模式相比，具有更長的輻射距離、更廣的覆蓋范圍、更靈活的巡檢以及更少的傳輸線電磁干擾。

（五）智能線路維護機制

智能線路維護方法可以很好地維護輸電線路，在正常情況下，要進行有效的維護，必須建立相應(yīng)的檢測技術(shù)。這種檢測方式不僅可靠性強，檢測效率快，而且可以大大提高檢測質(zhì)量，與一般人工檢測相比，具有多項優(yōu)勢。此外，智能線路維護機制的運行采用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，結(jié)合計算機網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，取代傳統(tǒng)的人工巡檢方式，大大提高了智能化巡檢水平和巡檢質(zhì)量。巡檢的安全性能大大提高，不僅可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程傳輸，還可以有效節(jié)省電力公司輸電線路的運維成本。

（六）機器人巡檢維護

我國幅員遼闊，電力公司在全國分布不均。一般偏遠地區(qū)輸電線路電壓較高，采用高電平電壓。輸電線路人工巡檢工作量較大，工作效率低。為提高線路巡檢作業(yè)質(zhì)量和效率，可采用機器人巡檢維護技術(shù)，有效提高輸電線路作業(yè)質(zhì)量。機器人巡檢維護技術(shù)配備可見光攝像頭、紅外探測器等檢測設(shè)備，可將檢測到的數(shù)據(jù)信息通過走線方式傳輸至其他設(shè)備，同時進行綜合分析處理。此外，機器人巡檢維護技術(shù)可有效減少人力工作量，降低運營成本。

五、輸電線路智能化運維措施落實情況

（一）GIS 3D傳輸線圖像靜態(tài)可視化系統(tǒng)分析

輸電線路地理信息系統(tǒng)（GPS）主要通過激光雷達掃描、遙感系統(tǒng)、GPS系統(tǒng)用于顯示和定位，并通過2D平面和3D地形圖的結(jié)合形成無縫對接效果，實現(xiàn)傳輸線網(wǎng)絡(luò)。雖然這種可視化技術(shù)可以解決很多問題，但它也有一些缺點。比如初期設(shè)計拍攝階段比較復雜，實際情況并不適合，由于我國輸電線路拍攝面積大，運營成本和初期投資成本都比較高。

（二）機器人巡線維護系統(tǒng)分析

我國輸電線路的高壓線路往往位于相對偏遠的地區(qū)，這些地區(qū)相對復雜，給巡線人員帶來很大的負擔，工作效率低下。目前，這款機器人已經(jīng)比較成熟了，這種方法可以通過紅外探測器、光學攝像頭等沿線進行檢測，并將獲取的信息準確傳輸?shù)降孛姹O(jiān)測站，有效減少工作量，避免地形條件的影響。然而，機器人巡邏受氣候、環(huán)境等和成本的影響。由于其研發(fā)和維護水平較高，因此并未得到廣泛應(yīng)用。

（三）輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)分析

利用傳感器，對輸電線路的冰雪、風速、風向、溫度等進行監(jiān)測，并將檢測到的數(shù)據(jù)及時傳送到監(jiān)控中心進行分析和修復?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)可以修復，派遣人員有正確的計劃在正確的時間處理和修復。經(jīng)過多年來的快速發(fā)展，輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)按監(jiān)測狀態(tài)分類，可分為輸電線路結(jié)冰在線監(jiān)測系統(tǒng)、輸電線路導體溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)、輸電線路桿塔坡度在線監(jiān)測系統(tǒng)和輸電線路分段在線監(jiān)測，該系統(tǒng)可進行預測分析、全天候運行、實時監(jiān)控等，是發(fā)展輸電線路智能化運行的重要方法和手段。

結(jié)語

我國經(jīng)濟的發(fā)展促進了科學技術(shù)水平的提高。電力企業(yè)發(fā)展迅速，成為我國的支柱產(chǎn)業(yè)，電力企業(yè)的核心是輸電線路的安全運行。在實際環(huán)境中，輸電線路運行的安全性和穩(wěn)定性在多種因素的影響下惡化，導致安全事故的發(fā)生?？傊?，傳統(tǒng)的人工運維存在巡檢不足等問題。隨著一些新技術(shù)、新工藝的出現(xiàn)，可以實現(xiàn)輸電線路的智能化運維，可以有效提高輸電線路的維護水平和效率，并進一步提高運維的工作效率，電力企業(yè)的業(yè)績和經(jīng)濟效益。為解決這一問題，電力企業(yè)必須利用智能化技術(shù)，有效維護輸電線路的運行，提高輸電線路智能化管理水平，從而促進企業(yè)的快速發(fā)展。