输电线路巡检信息管理平台技术研究

班卫华 黄瑛杰 黄明德

摘要：针对传统输电线路巡检方式存在的人为因素多、管理成本高、无法监督巡检人员工作状态等缺点，为了提高输电线路巡检工作的科学管理水平，并对巡检数据进行集中数字化统一管理和统计分析，实现巡检工作的电子化、信息化和智能化，提出一种高效、实时的智能化巡检系统，该系统由巡检机器人和巡检信息管理平台组成，本文主要介绍巡检信息管理平台。

关键词：巡检；输电线路；智能化；高效；信息管理

0引言

随着无人机技术在输电线路巡检方面的应用，本文提出一种高效、实时的智能化巡检系统，该系统由巡检机器人和巡检信息管理平台组成，本文主要介绍输电线路巡检信息管理平台。该平台能够实现架空输电线路数据分析，完成架空输电线路巡检采集的数据自动识别输电线路典型异常缺陷等复杂工作，从而为巡检机器人在电力線路巡视和大范围筛选缺陷设备提供了有力的辅助工具，巡检机器人通过前端智能升-抓-爬机构进行线路故障排除，满足智能化、机械化、自动化、远程化要求，通过智能机械装置设计、采用大数据智能分析技术、利用无人机的便捷性、旋翼可操作性，解决依靠人工进行带电作业的危险性工作，同时通过信息管理平台数据的收集，依故障树的方式进行故障分析、分类、提高输电运维智能化及修复速度，推动机器人巡检、输电运维智能化及带电作业技术实用化进程，提高智能化巡检水平[1]。

1研究背景

输电线路是电力系统的重要组成部分，由于长期暴露在自然环境中，不仅要承受正常机械载荷和电力负荷，还要经受污秽、雷击、强风、洪水、滑坡、沉陷、地震和鸟害等外界因素的危害。这些因素会使线路上各元件逐渐老化、疲劳，如不及时发现和消除这些潜在隐患，则可能由量变发展到质变，并最终发展成各种严重故障，对电力系统的安全运行构成严重威胁。线路巡检管理是有效保证输电线路及其设备安全的一项基础工作。通过巡视检查能掌握线路运行状况及周围环境的变化，及时发现设备缺陷和危及线路安全的隐患，提出具体检修意见，以便及时消除缺陷、预防事故发生或将事故限制在最小范围内，从而保证输电线路安全和稳定运行。

传统输配电线路巡检普遍采用巡检人员现场手工纸质记录线路缺陷，然后再人工进行统计，该工作方式存在以下明显缺点：

1) 对现场巡检人员缺乏科学的监督和考查手段。巡检人员是否到了每基杆塔以及是否对应检设备进行了认真查看，管理人员无法考查，因此存在巡检人员责任心不高造成输电线路上杆塔等设备的漏检情况，故很难确保巡检质量。

2) 人员素质是影响巡检质量的重要因素，巡检人员各自知识、经验的积累参差不齐，每个人对应检设备、应检项目的理解各不相同，因此检查质量和现场检查记录也就可能大相径庭。

3) 巡检资料以纸质方式保存，存在统计和查询困收难。每次巡检后都会产生大量的巡检记录，要对这些记录的数据进行收集、汇总、分析和统计，工作量相当大，并且纸质资料存在长期保存比较困难和容易遗失的缺点。

4) 运行管理人员仅靠检查巡检记录，很难对巡检人员的工作质量和数量做出准确、定性的评价。

5) 输配电杆塔资料手工管理，差错缺漏时常发生。手工查询资料不方便，统计报表费工费时。

由于传统输电线路巡检方式存在人为因素多、管理成本高、无法监督巡检人员工作状态等缺点，因此为了提高输电线路巡检工作的科学管理水平，有效督巡检人员的工作，杜绝巡视不到位情况的发生，并对巡检数据进行集中数字化统一管理和统计分析，实现巡检工作的电子化、信息化和智能化，开发一种高效、实时的智能化巡检系统具有重要现实意义。

2平台介绍

输电线路巡检信息管理平台由运动控制系统、图像视频采集系统、电源控制系统及通信系统4个部分构成。根据中国输电线路的实际情况，为了降低机器人结构的复杂程度和生产成本，提高工作效率，选择采用人机交互智能控制方式，即操作人员在地面控制台进行操作控制机器人完成相应的带电作业。机器人本体控制系统基于WinCE6.0系统，采用++开发，具备系统稳定，响应速度快，支持多线程，故障自恢复等特点，平台开发基于面向对象的方法，具备良好的可扩展性，系统维护简单。基站运动交互控制系统是基于MFC的，VC++开发的控制界面，整个系统采用的是基于Socket的网络通信模式[2]。

图像视频采集系统主要是机器人本体上搭载的4微路型摄像机和视频服务器对作业现场进行视频图像采集并通过以太网传递到地面基站，以便用户在控制机器人时做出相应控制决策。电源管理系统，主要对机器人的电源分配进行统一有效地管理，保证系统的电源供给可控与复位操作，电源控制模块采用的是ARM芯片为主控制器，此外ARM芯片还负责采集电压检测、干路电流检测、倾角传感器、温湿度传感器的信息。通信系统主要负责机器人各电气系统部件与地面基站之间的互联通信。在机器人内部采用电缆互通，在机器人外部采用的是WIFI无线局域网互通[3]。

下图1为平台结构框图。

3 平台功能

（1）智能报表系统

本平台基于综合数据管理功能，实现多来源数据的有机结合，系统管理电网系统的基础数据，并通过系统数据集成服务，整合电网运行中各相关系统的实时数据。在此基础上，平台提供了智能报表系统。可以使用户方便快捷的定义工作中需要的各种类型的报表，并提供多种报表展现形式[4]。

下图2为智能报表示例图。

（2）移动APP

本平台提供基于Android和ios系统的电网业务移动端服务，移动端的功能包括三维模型的加载、展示及功能处理，电网数据的综合调用，数据与模型的连接，输电相关业务在移动端的实现。

（3）大数据功能模块

本平台在实现现有的电网功能、数据及业务整合的集成上，基于大数据理论提供更加丰富的三维数据深度挖掘功能。可以实现输电线路全生命周期管理、运行情况全景展示、设备寿命周期预测、风险分析及预警[5]。

4平台技术特色

（1）完全基于图纸设计文档，现场实物开展建模工作；

（2）模型1:1呈现，真实还原现场状况；

（3）模型细节丰富自然；

（4）所有业务相关部分就采用实模，可实现复杂操作；

（5）基于模型库的系统架构，可以实现系统模型的灵活修改维护；

（6）实现数据的统一与融合；

（7）方便快捷实现各项业务功能；

（8）自由灵活的报表定制功能；

（9）于实际现场完全一致的虚拟仿真系统；

（10）基于大数据的分析预测功能。

5 结语

输电线路巡检信息管理平台能够客观掌握巡检机器人巡检到位情况、真实可靠地记录并保存输电线路以及附属设施的运行状况、有效利用输电线路和附属设施的运行状况、运行参数等历史数据，查询并对设备的缺陷分析，设备选型提供辅助决策，降低成本、提高工作效率以及管理水平。

参考文献：

［1］舒男.GPS在输电线路巡检中的应用［J］，云南电力技术，2003，31 (4) : 50-51.

［2］张海军，赵雪松.基于CPS 的输电线路巡检管理系统的设计与实现［J］，电网技术，2005，29 (7) : 78-81.

［3］郑三立，张锦孚，周仲晖.基于GPS和单片机的智能线路巡检管理系统［J］， 电工技术杂志，2004 (9) : 54-57.

［4］郑三立，李正强，赵伟.基于GPS和网络技术的线路智能巡检管理系统［J］，电力系统自动化，2004，28 (5) : 90.

［5］申晓留，周长玉，雷琼.全球定位系统（GPS) 在电力系统中的应用［J］，现代电力，2003，20 (6) : 74-78.