论文部分内容阅读
摘 要：传统的输电线路巡检方式存在效率低、质量差、速度慢等缺陷，将阻碍智能电网的发展，特别是环境条件恶劣的区域，巡线方式更需亟待改进。本文对传统的巡线方式进行了分析，针对不利因素，阐述了几种巡线技术的先进性、功能、优点，以适应不同地理环境下的电网输电线路在巡检中的实际应用。
关键词：输电线路;电网;智能化;巡线
在国网公司《统一坚强智能电网发展规划纲要》蓝图规划下，以特高压为骨架的电网规模不断扩张，长距离跨区域输电线路增长迅速，智能输电、智能调度规模与日俱增，电网结构的优化不断升级，这就需要有配套的线路日常运行维护、检修，故障探测及带电作业的先进技术与之相适应，传统的人工巡检线路方式已难以满足现代化大电网的发展要求，迫切需要发展线路智能巡视技术，提高输电线路巡检质量和效率。
一、智能电网的概念及智能化输电线路的概念
国家电网公司給智能电网下的定义是，以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，利用先进的通信、信息和控制技术，构建以信息化、自动化、互动化为特征的统一坚强智能化电网。[2]由此可以引出输电线路智能化即利用先进的通信技术、信息技术和控制技术，构建出信息化及数字化、自动化和互动化为特征的输电线路。
任何一个定义都不是绝对全面和正确的。因为智能电网正处在发展阶段，很多新发明创造出来的电力技术会在未来被陆续加入到智能电网的应用中，新的管理模式会在未来逐步被整合进电网的实际运营管理中去。智能电网的定义也会随着人们对新技术的了解和新的管理模式的接受而被持续更新。
二、智能化输电线路的特征
1.自检与自愈能力
（1）具有在线安全稳定分析能力，能快速对自身状态进行评估即自检。
（2）具有快速反应能力，能够针对实际事故状态快速动作重合闸或切断故障段，启动备用段线路。
2.防御能力
防御能力是指电网抵御自然灾害和外力破坏的能力。如：抵御大风、雨、雪、雾等恶劣天气，山洪暴发、鸟害及人为破坏偷盗铁塔等。
3.兼容性
（1）兼容保护装置、测量设备、控制盒通信装置、软件等。
4.高效、集成
引入先进的监控技术，并适时引入状态检修和需求侧管理，提高线路运行效率。实现监视、控制、维护等的集成，形成闭环运行模式。
5.优质
为了使电力用户的电能质量能够得到有效保障，这就需要电力在传输过程中损耗小，供电质量要高。
三、结合实例总结输电线路智能化发展
1.地理信息系统（GIS）
基于GIS技术的应用是建立在GPS、遥感（RS）和激光雷达扫描（Ls）三大技术的基础上，依据这些技术可以实现二维和三维实体模型的建立。在三维可视化方面应用于线路勘测取得了一定的成果，但是应用在输电线路设备巡检方面还存在一定的局限，就是处理得到的图像的分辨率不够，虽然采用机载雷达扫描可以得到较高分辨率的图像，但是成本较高并且飞行许可获取较难。[3]
2.巡线机器人
人力巡线效率低，劳动强度大，还受到地理条件限制，开发研制并使用巡线机器人是电网发展的必然。现在使用中的巡线机器人主要是由带检测仪器（红外检测仪、可见光摄像机）的机器人沿导线行走，将检测的信息传送给地面装置，进行分析处理。但机器人开发研制经费要求较高，使用条件也受天气等原因的限制，因此还没有大规模推广。随着科学技术的发展，机器人巡线将逐步取代人工巡线。
3.直升飞机智能巡检系统
随着我国输电网的快速扩张，特别是进入无人区、少人区的输电线路越来越多，人工为主的巡线方式已难以满足电网日益发展的要求，直升机巡线已成为国内输电线路巡检的一个发展趋势，但其运行成本较高，且对天气条件要求较高，直升机巡检作业自动化程度不高，没有专业的机载系统作支持，所有设备全部依靠手工操作，数据漏检较多。在巡视过程中对线路下方农作物等有一些损害，目前直升机巡线还不能完全取代人工巡视。
4.无人机巡视
无人机是一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器。利用无人飞机进行输电线路巡视研究需要跨多个高技术专业，研究深度和水平要求较高，是一项刚刚起步的新技术，目前已在华中电网、南方电网试点进行应用。与常规人工巡视方法相比较，此项技术更为先进有效，可以成为保障线路安全运行的一种新的经济可行手段。由于无人机控制技术的发展，可以进行遥测数据控制、地理匹配控制、GPS卫星电位控制，控制操作过程简单可靠、运行稳定，经济性能高（一般无人飞机工作成本是有人飞机的十分之一左右），不受气候的影响，续航能力长，速度快（是人力的10倍以上），速率、效率是机器人巡线的数十倍。利用无人飞机巡线，可以减轻工人的劳动强度，降低高压输电线路的运行维护成本，现在已经出现无人飞机代替有人飞机进行各种工作的情况。无人机巡线必将成为一种快速、高效、大有发展前途的巡线方式。[4]
5.输电线路在线监测系统
输电线路在线监测系统有：输电线路覆冰在线监测系统、输电线路远程视频在线监测系统、输电线路微气象在线监测系统、输电线路风偏（舞动、弧垂）在线监测、输电线路杆塔倾斜在线监测系统、输电线路导线（金具）温度在线监测系统等。
输电线路检查主要依靠运行维护人员周期性巡视，虽能发现设备的一些隐患，但由于本身的局限性，缺乏对特殊环境和气候的检测，在巡视周期真空期也不能及时掌握线路走廊微妙变化，极易在下一个巡视未到之前由于缺乏监测发生线路事故。而在线监测系统可以弥补这一缺陷。输电线路在线监测系统（OMDS）通过各种探测器探测到输电线的温度、湿度、风速、风向、泄漏电流、覆冰状况、视频图像或图片等数字化信息，通过GPRS/CDMA通道，上传到特高压输电线路状态在线监测监视中心，同时可通过内部网登录各种内部管理系统和调度自动化系统。监控中心设有LCD拼接大屏幕系统，各种在线监测数据、图象、视频和抢修车辆位置等信息能直观显示在大屏幕上，使监控人员能及时监视设备运行情况，准确判断设备状态和现场情况，指挥车辆和专业人员处理各种输电线路的检修和抢修工作。[5]
输电线路在线监测系统的实时性监测、全天候作业及预测性分析是智能化输电线路的一部分，是实现“无人自动运检输电线路”的重要组成部分。“无人自动运检输电线路”即通过各种信息、通信、控制技术，合理利用输电线路实时数据及时发现预测线路故障，最后通过输电线路的自愈能力排除故障的智能化系统。
总之，输电线路智能化是在传统输电线路的基础上，将电力技术与现代高科技高度融合，形成的电网自动化及互动化、信息化和数字化的“无人自动运检输电线路网”。要实现输电线路的智能化需要面临很多挑战，它是电力部门和全社会各相关行业的融合，是传统电网和现代高科技的融合，是多种目标的优化综合，是需要全社会的参与才能完成的事业。输电线路智能化是电力系统发展的历史必然，研究输电线路智能化的发展方向尤为重要，对能否实现整个电网的安全、可靠、经济、高效运行有着重要意义。
参考文献：
[1]刘振亚.智能电网技术[M].北京：中国电力出版社，2010.
[2]刘振亚.智能电网知识读本[M].北京：中国电力出版社，2010.
[3]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.
关键词：输电线路;电网;智能化;巡线
在国网公司《统一坚强智能电网发展规划纲要》蓝图规划下，以特高压为骨架的电网规模不断扩张，长距离跨区域输电线路增长迅速，智能输电、智能调度规模与日俱增，电网结构的优化不断升级，这就需要有配套的线路日常运行维护、检修，故障探测及带电作业的先进技术与之相适应，传统的人工巡检线路方式已难以满足现代化大电网的发展要求，迫切需要发展线路智能巡视技术，提高输电线路巡检质量和效率。
一、智能电网的概念及智能化输电线路的概念
国家电网公司給智能电网下的定义是，以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，利用先进的通信、信息和控制技术，构建以信息化、自动化、互动化为特征的统一坚强智能化电网。[2]由此可以引出输电线路智能化即利用先进的通信技术、信息技术和控制技术，构建出信息化及数字化、自动化和互动化为特征的输电线路。
任何一个定义都不是绝对全面和正确的。因为智能电网正处在发展阶段，很多新发明创造出来的电力技术会在未来被陆续加入到智能电网的应用中，新的管理模式会在未来逐步被整合进电网的实际运营管理中去。智能电网的定义也会随着人们对新技术的了解和新的管理模式的接受而被持续更新。
二、智能化输电线路的特征
1.自检与自愈能力
（1）具有在线安全稳定分析能力，能快速对自身状态进行评估即自检。
（2）具有快速反应能力，能够针对实际事故状态快速动作重合闸或切断故障段，启动备用段线路。
2.防御能力
防御能力是指电网抵御自然灾害和外力破坏的能力。如：抵御大风、雨、雪、雾等恶劣天气，山洪暴发、鸟害及人为破坏偷盗铁塔等。
3.兼容性
（1）兼容保护装置、测量设备、控制盒通信装置、软件等。
4.高效、集成
引入先进的监控技术，并适时引入状态检修和需求侧管理，提高线路运行效率。实现监视、控制、维护等的集成，形成闭环运行模式。
5.优质
为了使电力用户的电能质量能够得到有效保障，这就需要电力在传输过程中损耗小，供电质量要高。
三、结合实例总结输电线路智能化发展
1.地理信息系统（GIS）
基于GIS技术的应用是建立在GPS、遥感（RS）和激光雷达扫描（Ls）三大技术的基础上，依据这些技术可以实现二维和三维实体模型的建立。在三维可视化方面应用于线路勘测取得了一定的成果，但是应用在输电线路设备巡检方面还存在一定的局限，就是处理得到的图像的分辨率不够，虽然采用机载雷达扫描可以得到较高分辨率的图像，但是成本较高并且飞行许可获取较难。[3]
2.巡线机器人
人力巡线效率低，劳动强度大，还受到地理条件限制，开发研制并使用巡线机器人是电网发展的必然。现在使用中的巡线机器人主要是由带检测仪器（红外检测仪、可见光摄像机）的机器人沿导线行走，将检测的信息传送给地面装置，进行分析处理。但机器人开发研制经费要求较高，使用条件也受天气等原因的限制，因此还没有大规模推广。随着科学技术的发展，机器人巡线将逐步取代人工巡线。
3.直升飞机智能巡检系统
随着我国输电网的快速扩张，特别是进入无人区、少人区的输电线路越来越多，人工为主的巡线方式已难以满足电网日益发展的要求，直升机巡线已成为国内输电线路巡检的一个发展趋势，但其运行成本较高，且对天气条件要求较高，直升机巡检作业自动化程度不高，没有专业的机载系统作支持，所有设备全部依靠手工操作，数据漏检较多。在巡视过程中对线路下方农作物等有一些损害，目前直升机巡线还不能完全取代人工巡视。
4.无人机巡视
无人机是一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器。利用无人飞机进行输电线路巡视研究需要跨多个高技术专业，研究深度和水平要求较高，是一项刚刚起步的新技术，目前已在华中电网、南方电网试点进行应用。与常规人工巡视方法相比较，此项技术更为先进有效，可以成为保障线路安全运行的一种新的经济可行手段。由于无人机控制技术的发展，可以进行遥测数据控制、地理匹配控制、GPS卫星电位控制，控制操作过程简单可靠、运行稳定，经济性能高（一般无人飞机工作成本是有人飞机的十分之一左右），不受气候的影响，续航能力长，速度快（是人力的10倍以上），速率、效率是机器人巡线的数十倍。利用无人飞机巡线，可以减轻工人的劳动强度，降低高压输电线路的运行维护成本，现在已经出现无人飞机代替有人飞机进行各种工作的情况。无人机巡线必将成为一种快速、高效、大有发展前途的巡线方式。[4]
5.输电线路在线监测系统
输电线路在线监测系统有：输电线路覆冰在线监测系统、输电线路远程视频在线监测系统、输电线路微气象在线监测系统、输电线路风偏（舞动、弧垂）在线监测、输电线路杆塔倾斜在线监测系统、输电线路导线（金具）温度在线监测系统等。
输电线路检查主要依靠运行维护人员周期性巡视，虽能发现设备的一些隐患，但由于本身的局限性，缺乏对特殊环境和气候的检测，在巡视周期真空期也不能及时掌握线路走廊微妙变化，极易在下一个巡视未到之前由于缺乏监测发生线路事故。而在线监测系统可以弥补这一缺陷。输电线路在线监测系统（OMDS）通过各种探测器探测到输电线的温度、湿度、风速、风向、泄漏电流、覆冰状况、视频图像或图片等数字化信息，通过GPRS/CDMA通道，上传到特高压输电线路状态在线监测监视中心，同时可通过内部网登录各种内部管理系统和调度自动化系统。监控中心设有LCD拼接大屏幕系统，各种在线监测数据、图象、视频和抢修车辆位置等信息能直观显示在大屏幕上，使监控人员能及时监视设备运行情况，准确判断设备状态和现场情况，指挥车辆和专业人员处理各种输电线路的检修和抢修工作。[5]
输电线路在线监测系统的实时性监测、全天候作业及预测性分析是智能化输电线路的一部分，是实现“无人自动运检输电线路”的重要组成部分。“无人自动运检输电线路”即通过各种信息、通信、控制技术，合理利用输电线路实时数据及时发现预测线路故障，最后通过输电线路的自愈能力排除故障的智能化系统。
总之，输电线路智能化是在传统输电线路的基础上，将电力技术与现代高科技高度融合，形成的电网自动化及互动化、信息化和数字化的“无人自动运检输电线路网”。要实现输电线路的智能化需要面临很多挑战，它是电力部门和全社会各相关行业的融合，是传统电网和现代高科技的融合，是多种目标的优化综合，是需要全社会的参与才能完成的事业。输电线路智能化是电力系统发展的历史必然，研究输电线路智能化的发展方向尤为重要，对能否实现整个电网的安全、可靠、经济、高效运行有着重要意义。
参考文献：
[1]刘振亚.智能电网技术[M].北京：中国电力出版社，2010.
[2]刘振亚.智能电网知识读本[M].北京：中国电力出版社，2010.
[3]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.