输变电线路巡检系统的设计要点

　　摘要：本文研究了输变电线路巡检系统的设计要点，认为在进行输变电线路设计时，应当遵从可靠性、先进性、扩展性的设计原则，应用传感器和无人机对输变电线路进行数据采集，并实现后台和手持终端的数据同步，使输变电线路的巡检工作智能化。

　　关键词：输变电线路; 巡检系统; 设计要点;

　　在电力企业中，设备的巡视检查是主要的日常工作。做好设备维护工作，才能保障电力系统的正常运行，保障人民用电安全和用电效率，同时，也使电力企业获得更多的经济效益。对输变电线路进行定时巡检，能够及时排查线路中的故障和隐患，保障输变电线路的安全，对电力企业有重要意义。然而，传统的输变电线路巡检工作中，线路环境复杂，巡检任务繁重，巡检工作效率比较低下，不能及时发现线路中的隐患。通过输变电线路巡检系统，巡检人员能够通过先进的巡检设备进行数据采集，再对数据进行智能化处理，精准定位故障位置，使输变电线路巡检工作效率得到有效提升。

　　1 输变电线路巡检系统的设计原则

　　1.1 设计要具有可靠性

　　在进行输变电线路巡检系统的设计时，要注意系统的可靠性。在设计时，要从硬件和软件两个方面进行考虑，保障计算机、电源和操作系统能够发挥应有的作用，让输变电线路巡检系统安全可靠。

　　1.2 设计要具有先进性

　　输变电技术的更新发展要求输变电巡检系统不断进步，运用更加先进的技术来满足输变电巡检需要。目前，输变电巡检系统开始与GIS（地理信息系统）技术、无人机技术相结合，有效提高了输变电巡检系统的工作效果。

　　1.3 设计要具有扩展性

　　输变电巡检系统设计应当注意设计的扩展性。为了使输变电巡检系统能够长久满足巡检需求，应为巡检系统预留足够的接口，使其能够增加巡检区域，并应用新的巡检技术。还要让输变电巡检系统能够与其他电力部门进行数据互通，相互协调提高巡检工作的效果。

　　2 输变电线路巡检系统应用技术

　　2.1 航迹姿态设置技术

　　目前，输变电巡检系统设计中开始应用无人机巡检技术。但无人机容易受天气影响，在恶劣天气条件下，无人机可能会出现失灵或失准的现象。因此，在进行应用无人机的输变电巡检系统设计时，应当着重注意航迹姿态的设计。合理的航迹姿态设计能够让无人机的飞行受到有效控制，减少天气对无人机功能的影响，并让无人机能够适应多种输变电线路的巡检需求，增加无人机巡检技术的应用范围，减少无人机巡检的安全隐患。航迹姿态控制技术主要利用PID控制器配合I-QG控制器实现，让无人机可以在控制下做出俯仰和翻转等飞行动作。

　　2.2 控制信号保障技术

　　利用无人机进行输变电线路的巡检可以检查到人工检查难以到达的位置。但是，无人机受到信号的制约，一旦超出信号范围就会失去控制，不能进行正常的巡检工作。因此，在进行输变电线路的巡检设计时，要采用一定的技术保障无人机的信号接收，提高输变电巡检工作效率。无人机进入不通视范围时，要利用中继点让无人机接收到控制信号。中继点的位置设计要经过专业测算，然后，进行无人机飞行高度的逐点测试对比，使其能够搜索到中继点，保障地面巡检中心对无人机的控制。完成无人机巡检通视处理后，还要对中继点进行检查和计算，检查其是否能够满足巡检要求。检查合格后，可以进行后续的设置和处理。若检查结果不合格，就要重新进行航迹设计，并重新测算中继点的位置。

　　2.3 传感器数据关联技术

　　在进行输变电线路的巡检时，需要用到多种传感器进行检查。这些传感器的检查数据需要进行整合和分析，协同判断输变电线路的状态。要使各传感器协同发挥作用，应当对其进行关联，使其处在相同的时间坐标中，让各传感器的时间保持同步。传感器的时间同步主要利用GPS技术实现。首先，利用同步控制器对GPS输出的时间信号和PPS信号进行处理，在扫描仪接收到PPS信号时将秒计数清零，获取微秒时间；然后，令相机曝光，把曝光的时间传输到控制计算机，使传感器时间同步。

　　2.4 输变电线路探测技术

　　为了使输变电巡检工作能够及时发现输变电线路中的问题与隐患，需要为输变电巡检系统添加线路探测技术，使输变电线路的巡检更加安全和准确，保障输变电线路的正常运行。在输变电巡检中应用的线路探测技术主要有图像检测技术、红外探测技术和激光雷达探测技术。

　　(1）图像检测技术。图像检测技术主要通过无人机实现。检测用无人机安装了高清的拍摄设备，可以对输变电巡检位置进行拍摄，并将图片和视频文件储存下来或传输到地面控制中心的计算机中进行分析和处理。地面控制系统可以利用智能识别系统对图像进行识别，也可以利用人工对图像进行检测，判断图像中的输变电线路是否出现故障。无人机应当搭载时下较为先进的摄影设备，使图像更加清晰，提高图像检测的准确性。利用无人机拍摄输变电线路可以发现线路中出现的导线断股和杆塔变形等问题。

　　(2）红外探测技术。红外线热感应技术能够对输变电线路进行温度检测，发现输变电线路中的不正常发热点，在线路和接头的故障检测上发挥了重要的作用。

　　(3）激光雷达探测技术。利用激光雷达探测技术扫描输变电线路走廊，能够获得输变电线路的精确数据。将获取的数据与无人机拍摄的高清影像结合起来，就可以利用相关软件系统对输变电线路进行数字建模，准确分析线路故障和隐患的位置。

　　3 输变电线路巡检系统架构设计

　　输变电线路巡检系统包括服务器和PDA手持设备，以供电局信息中心为基点将数据汇集起来集中处理。对数据进行集中处理能够实现输变电系统的宏观观测和调控，及时准确地对数据进行处理，从而保障输变电线路的安全运行。系统建设架构如图1所示，其中的数据库形式为My SQL和SQLite。输变电巡检系统包括前端巡检系统和后台管理系统。

　　图1 输变电巡检系统架构   

　　3.1 输变电前端巡检系统

　　(1）数据同步功能。服务器会利用通讯网络将数据实时传输至巡检人员手持服务器端，实现数据同步。传感器同步技术能够让信息及时汇总，并将分析信息传输至各个终端，让输变电线路的巡检更具时效性。

　　(2）信息查询功能。输变电线路的巡检人员可以利用手持终端进行信息查询，确定线路故障和隐患的位置和自己的定位，方面工作人员到达准确的检修点，节约了故障定位的时间，提高了输变电线路巡检工作效率。手持终端设备还能够实现台账的查询，让地面巡检人员对输变电线路的情况有更全面的了解。

　　(3）导航功能。输变电线路巡检工作人员可以利用输变电前端巡检系统进行定位和导航。导航功能能够帮助工作人员快速到达工作地点，还能够帮助无人机制定最佳的巡检路线。无人机的巡检路线将会被记录下来保存在数据库中，后台通过对比发现线路的变化，及时进行数据更新。

　　(4）数据采集功能。前端巡检系统利用多种传感器协同工作对坐标及图像数据进行采集。输变电线路巡检人员利用手持终端设备设定需要进行数据采集的线路位置，就可以获得目标检查点的坐标等多种数据，然后，将数据传输至服务器进行处理，生成图像或数字模型，以便对目标点的输变电线路情况进行具体分析。

　　3.2 输变电后台管理系统

　　(1）台账管理功能。输变电线路巡检人员能够通过台账管理功能查询杆塔和导地线的信息，并能将数据导出打印，让巡检工作中的数据查询更方便快捷。

　　(2）缺陷信息管理功能。当前端巡检系统发现输变电线路的故障或隐患时，后台管理系统会将输变电线路的缺陷信息记录下来，当故障或隐患排除后，才能对缺陷信息进行删除。若输变电线路的故障或隐患一直没有排除，系统会发出警告，提示工作人员及时检修。

　　(3）地图信息管理功能。输变电巡检后台系统能够根据输变电数据信息建立数字模型，将输变电线路和线路周围的环境显示在模型中。通过数字模型，巡检人员能够对输变电线路情况和线路所处环境有更直观的把握，方便对输变电线路状态进行观测。

　　4 结语

　　设计人员在进行输变电巡检系统设计时，要遵从设计原则，使系统能够促进巡检人员的工作。在巡检系统中，应运用时下较为先进的巡检技术，通过技术提高线路巡检效果。巡检后台系统应当具有强大的数据分析和处理功能，对输变电线路的前端数据进行准确分析，让输变电线路巡检工作智能化，方便巡检人员进行故障排除，保障输变电线路的安全运行。

　　参考文献

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