输电通道远程可视化集中巡线管理

张传奇，赵 强，侯 森

（山东枣矿中兴电气有限公司，山东 枣庄 277100）

0 引 言

架空输电线路通道是将电缆悬挂在空中，可以有效降低建设成本，但空中运维成为输电通道巡线管理的关键问题。输电通道的建设和维护对电力系统运行和电能供应的稳定性至关重要。电力设施尤其是输电设施，因其点多、面广、线长，长期暴露在空气中，极易遭受各种外力损害，是影响输配电线路运行可靠性的主要风险因素[1]。为降低输电线路运行可靠性受到外力破坏的影响，需要定期检查和维护设备，加强输电通道巡线管理。通过有效实时监控和风险管理，可以减少输电线路的故障和停电次数，提高电力供应的可靠性和效率。

2022 年，电源、电网、负荷以及储能在国家大力扶持下发展迅速并得到了广泛应用。随着新能源技术的快速发展和互联网+、人工智能、新材料等技术的不断进步，新能源产业逐渐进入黄金发展期[2]。供电工程受到光伏发电的启发，深化了输电通道的巡线方式。为了提高电力线路的安全，枣矿电力在现有巡线系统的基础上，结合经济条件，深化巡线方式，利用2 块20 Ah 阳光板发电和100 Ah 蓄电池组储电方式，构建了可视化智能监测系统和配套无人机巡线的管理模式。即便在没有阳光照射的情况下，这种方式仍然能够实现摄像机的持续高清工作，保证输电通道巡线监管的连续性。

1 选题背景

枣矿集团电力系统涉及4 条110 kV 线路、56 条35 kV 线路、33 条6（10） kV 线路以及35 座变电所，跨越济宁和枣庄两地区，共计532.7 km。系统所处的地理环境复杂多样，导致线路管理极其困难，每月都要付出大量的人力、物力沿线路进行巡检。遇到湖泊或者农田大棚时，人员很难接近检查线路，需要搭建监拍系统和无人机巡线系统提升巡线管理能力。

监拍系统需要在杆塔上安装巡线摄像头，但是架空线路最低电压等级也是35 kV，取电代价较高，需要安设额外的杆塔变压器。此类装置只能抓拍线路通道范围内图像并识别隐患，无法获取线路周边环境和杆塔本体细节，如绝缘子破裂、金具锈蚀、防震锤脱落以及杆塔倾斜等，因此仍然需要运维人员携带辅助设备去现场进行巡视。

无人机在线路管理中应用潜力巨大，可以实现近距离的快速巡视，如检查线路的状态、监测植物生长、发现动物干扰以及检测设备故障等。无人机巡线系统具有时效性优势，可以对已经出现的管线损坏等情况进行报警，如发生水灾、火灾时对灾害现场的管线进行巡查和受灾评估[3]。无人机巡线的最大问题是会受到电池电量的影响，飞行距离受到限制。虽然提高了线路管理能力，但是仍然存在运维缺陷。

2 主要做法

升级监拍系统以可视化智能监测系统配套无人机巡线的检测形式，构建输电通道远程可视化集中巡线管理模式。

可视化智能监测系统运行界面如图1 所示。

图1 可视化智能监测系统运行界面

2.1 安装监拍系统

选用带定位功能、夜视功能、80 倍变焦的大焦距一体机作为巡线员的可视化输入端口。在输电通道关键位置和设备上安装监拍摄像机，以实现对设备状态和周边环境的实时监测和录像。在蓄能方面，主要考虑续航问题。根据目前光伏发电技术和市场上已成型的产品参数，摄像机选择2 块20 Ah 阳光板发电和100 Ah 蓄电池组进行储电，在缺少阳光照射的条件下仍能以高清有效距离400 m 的效能持续工作30 d。

结合摄像机的像素和变焦特性，将摄像机安装在线路的巡视点两侧，以便巡线时其按照设定的巡线点和时间进行巡视。空闲时2 台摄像机对射，在执行完巡视任务后实现自我防护。

购置带全球定位系统（Global Positioning System，GPS）功能的摄像机，保障安装后实现报警故障的快速定位和后期摄像机移动后的快速定位查找，同时实现对杆塔的定位管理。

2.2 建立输电通道可视化远程采集系统

该系统通过远程监控中心，配备视频监控终端设备和数据分析系统，可以对关键节点的输电线路通道进行图片抓拍，并将图片信息、抓拍的时间信息、地点信息回传至数据中心。数据中心将抓拍图片进行分类、处理，并生成相应的报告和警报，获取输电线路通道的实时状况。管理人员可通过图片信息进行检视、评估，及时干预和处理异常事件，提高巡线效率和安全性，使运维工作更直观和可视。

考虑到网络安全问题，摄像机采用物联网卡，建立专用虚拟专用网络（Virtual Private Network，VPN）通道接收信息。选择专网专用的摄像机，并使用独立的巡视系统服务器，通过无线模式接收各无线摄像机的信号，完成整个输电通道可视化巡线的信息采集管理。

结合选用的网络特性，采用5G 物联网卡流量池。当附近没有5G 网络时，自动切换为4G，保持网络的时时畅通。当摄像机正常巡检时发现异常，需对相关信息进行排查上传。导致巡线耗费流量过大，可以利用十几个流量卡建立一个流量池。比如，200 GB是10 个巡检一体机共享的流量，总流量相加不超过200 GB，这样能在发现隐患的摄像机上进行手动操作查看，没有报警时则无须手动查看。

2.3 配置无人机巡线系统

配置具备摄像功能的无人机，需要通过自主飞行、编程飞行或遥控飞行等方式，对输电通道进行巡线，同时使用无人机的摄像功能进行实时观察和录像。对比传统巡检方法，以图像识别技术为基础的无人机巡航线路控制分析系统，能够在无人工干扰时自动探测线路的安全风险[4]。

2.4 前端平台融入嵌入式AI 智能分析模型

使用卷积神经网络（Convolutional Neural Network，CNN）识别输电线路上的异物的部分代码为

2.5 数据存储和管理

数据中心建立完善的数据存储和管理系统，对监拍系统、无人机巡线的视频和相关数据进行存档和备份，方便后续数据分析和回溯。

3 取得成效

前端集成轻量级、低功耗智能识别算法，能够识别通道场景线路外破（塔吊、吊车、渣土车、挖掘机、推土机（如图2 所示）以及打桩机等）、导线异物、防尘网、烟雾（如图3 所示）以及火等隐患。产品应用地点位于林区时，以“AI+视频”的运行模式，实时监测林区是否存在山火隐患，并进行录像取证[5]。

图2 推土机识别图片

图3 烟雾识别图片

在线路通道及杆塔本体细节巡检应用中，可实时查看线路通道隐患、周边环境，杆塔上绝缘子、均压环、引流线、防震锤、销钉以及金具等关键部位的运行情况，如图4 所示。

图4 杆塔本体细节巡检

在跨河流、湖泊区域线路巡检应用方面，可对穿越河流、湖泊的输电线路通道场景进行实时监测，同时对杆塔塔基实现定时巡检，较好地完成了地理环境复杂多样的农田、道路、湖泊（如图5 所示）、村庄以及厂房等困难的区域的巡线作业。

4 结 论

输电线路空中悬置的特性是枣矿集团电力巡线运维管理的重难点。复杂的作业环境导致团队配备不足、物资不足或工作受限，进而影响线路的管理和维护。更新后的输电通道巡线管理系统（即可视化智能监测系统）大力推行绿色发展模式，结合经济性原则，节约了巡线过程中的各项成本。采用新能源取电和储电方式在杆塔安装视频监控，应用远程可视化管理系统，同时在前端平台融入嵌入式人工智能分析模型，有利于实时有效地监督和控制施工现场，高效地进行数据处理和分析，对保障输电线路运营维护工作的安全具有重要作用。