一、電力行業(yè)概述
1、行業(yè)背景
我國目前已形成華北、東北、華東、華中、西北和南方電網(wǎng)共6個跨省區(qū)電網(wǎng)；110 kV以上輸電線路已達(dá)到近51.4萬km。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明，我國每年電力行業(yè)整體投資約為1000億元，其中硬件設(shè)施為73%，說明輸電設(shè)備在國家電網(wǎng) 建設(shè)上比重越來越大，隨著電網(wǎng)的日益擴(kuò)大，巡線的工作量也日益加大，100km的巡線工作需要20個巡線人員工作一天才能完成。因此傳統(tǒng)的巡線方式已經(jīng)滿 足不了現(xiàn)代電力系統(tǒng)的廣泛需求。
2、行業(yè)需求
針對高壓輸電線路的運(yùn)行管理模式和常規(guī)作業(yè)方式，表明傳統(tǒng)巡線方式面臨的困難有：勞動強(qiáng)度大、工作條件艱苦，而且勞動效率低，遇到電網(wǎng)緊急故障和異常氣候 條件下，線路維護(hù)人員不具備有利的交通優(yōu)勢、利用普通儀器或肉眼來巡查設(shè)施。這種方式已經(jīng)不能完全適應(yīng)現(xiàn)代化電網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展的需求。超、特高壓電網(wǎng)急需先 進(jìn)、科學(xué)、高效的電力巡線方式。
二、行業(yè)需求分析
傳統(tǒng)巡線圖示
2.無人機(jī)巡線必將取代傳統(tǒng)巡線形式
| 傳統(tǒng)巡線存在的問題 | 空勤無人機(jī)取而代之的優(yōu)勢 |
| 第一：巡線距離長、工作量大、步行巡線效率非常緩慢，無法提高巡線效率 第二：遇到冰雪水災(zāi)、地震、滑坡等自然災(zāi)害天氣時，巡線工作將無法開展。 第三：山區(qū)巡線具有高風(fēng)險性，時刻威脅巡線人員生命安全。在山區(qū)林區(qū)有毒生物越來越多，特別是夏季的“蜱蟲“一旦被咬將危及性命，威脅最大的是那些看不見的陷阱和捕獸夾。 |
無人機(jī)自身優(yōu)勢：攜帶方便、操作簡單、反應(yīng)迅速、載荷豐富、任務(wù)用途廣泛、起飛降落對環(huán)境的要求低、自主飛行 無人機(jī)的行業(yè)優(yōu)勢： 第一：無人機(jī)巡線提高了電力維護(hù)和檢修的速度和效率，使許多工作能在完全帶電的環(huán)境下迅速完成，確保了用電安全。據(jù)相關(guān)信息表明：無人機(jī)巡線比人工巡線效率高出40陪。 第二: 采用無人機(jī)進(jìn)行常規(guī)輸電線路巡查，可降低勞動強(qiáng)度，與有人直升機(jī)巡線相比，可提高巡線作業(yè)人員的安全性，并且降低了成本。 第三：無人機(jī)具有巡線速度快、應(yīng)急瞬速的特點(diǎn)并及時發(fā)現(xiàn)缺陷，及時提供信息，避免了線路事故停電，挽回了高額的停電費(fèi)用損失。 |
- 空勤無人機(jī)應(yīng)用于電力巡線的具體解決方案
無人機(jī)巡檢可分為如下三種任務(wù)情況：
（1）無人機(jī)進(jìn)行應(yīng)急、常規(guī)飛行
解決問題：輸電設(shè)備面臨嚴(yán)重的自然災(zāi)害
空勤無人機(jī)解決方案 |
首先：空勤無人機(jī)可快速做出應(yīng)急反應(yīng)，適用于自然災(zāi)害預(yù)警巡查飛行和事故應(yīng)急飛行；其次：通過大范圍飛行快速巡查，第一時間掌握事故隱患點(diǎn)。最后：通過航拍測繪掌握地面受災(zāi)程度，地面工作站根據(jù)實(shí)時航拍監(jiān)控數(shù)據(jù)立即通知輸電管理所以及搶修隊(duì)伍展開搶修維護(hù)事宜。 |
| 應(yīng)急搶修優(yōu)勢：提高了搶修隊(duì)伍在處理應(yīng)急事件的辦事效率，快速準(zhǔn)確的為受災(zāi)地區(qū)進(jìn)行定損評估，為電塔、電線搶修贏得寶貴充足的時間。 |
解決問題：定期進(jìn)行日常巡線任務(wù)
空勤無人機(jī)現(xiàn)代巡線圖示
| 空勤無人機(jī)解決方案 | 首 先：空勤無人直升機(jī)根據(jù)巡檢事前編好的電塔GPS坐標(biāo)點(diǎn)，進(jìn)行自動飛行巡檢，巡檢內(nèi)容包括圖示中的：引流線（有無斷股）、桿塔（有無鳥窩、損壞、變形、緊 固金具松脫金具被盜）、絕緣子（有無閃落跡象、破損、污穢、異物懸掛）、防震錘（有無變形、存在異物）、線夾（有無松脫）、導(dǎo)線（有無斷股、異物懸掛）、 地面環(huán)境（有無在規(guī)定范圍建筑房屋和超范圍生長的植物）等內(nèi)容；其次：無人機(jī)執(zhí)行巡檢監(jiān)控，并實(shí)時同步傳輸?shù)降孛婀ぷ魅藛T。最后：無人機(jī)完成巡檢任務(wù)后， 地面工作人員根據(jù)巡檢內(nèi)容信息判斷巡檢結(jié)果，并根據(jù)具體情況制定相應(yīng)的解決措施。 |
| 常規(guī)可見光巡線優(yōu)勢：用于日常巡線任務(wù)，相對傳統(tǒng)地面人工巡查而言，無人機(jī)可見光巡線具有工作效率高、準(zhǔn)確率高、工作范圍大等特點(diǎn)；相對有人駕駛飛機(jī)巡線而言，無人機(jī)巡線具有安全性高、運(yùn)行成本低廉、實(shí)時性強(qiáng)等明顯優(yōu)勢。 |
解決問題：夜間輸電設(shè)備出現(xiàn)故障
空勤無人機(jī)解決方案 |
無 人機(jī)通過掛接熱成像設(shè)備，對巡檢線路進(jìn)行巡檢，通過溫度異常變化對比值，發(fā)現(xiàn)隱蔽性較強(qiáng)故障點(diǎn)，結(jié)合傳統(tǒng)可見光巡線，熱成像巡線將大大提高故障點(diǎn)檢測的準(zhǔn) 確性。無人機(jī)搭載熱成像設(shè)備夜間巡檢輸電設(shè)備判斷依據(jù)：導(dǎo)線（有無紅色發(fā)熱點(diǎn)）、線夾（有無接觸點(diǎn)發(fā)熱）、引流線（有無發(fā)熱點(diǎn)）、絕緣子（有無擊穿發(fā) 熱）、桿塔（有無擊穿發(fā)熱）、耐張管（有無發(fā)熱） |
| 應(yīng)急搶修優(yōu)勢：提高了夜間搶修隊(duì)伍在處理應(yīng)急事件的辦事效率，無人機(jī)搭載熱成像設(shè)備快速準(zhǔn)確的為出現(xiàn)故障點(diǎn)進(jìn)行紅外巡查，為尋找到故障點(diǎn)和電線搶修贏得寶貴充足的時間。 |
（圖：作業(yè)中發(fā)現(xiàn)絕緣子脫落）
（圖：絕緣子脫落特寫）
四、效益分析
（1）無人機(jī)巡線降低了電力部門整體巡檢成本。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明：云南電網(wǎng)公司一年人工巡線費(fèi)用大約在60萬左右；隨著線路長度的增加，其規(guī)模效應(yīng)越來越明顯，利用無人機(jī)進(jìn)行巡檢可以使巡線平均成本會越來越低。
（2）無人機(jī)巡線在巡線過程中發(fā)現(xiàn)重大危急缺陷，及時為運(yùn)行單位提供信息，避免了線路事故停電，挽回了高額的停電費(fèi)用損失。據(jù)了解一個城區(qū)4萬戶居民，停電8小時將直接導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失在40萬元左右。
（3）每次飛行時間可達(dá)1小時，每小時巡線30公里。每飛4個架次相當(dāng)于出動30名巡線員一整天的工作量，且不受地理環(huán)境的限制。
五、利用空勤無人機(jī)巡檢的意義
采用無人機(jī)在日常巡檢工作中做好對輸電線路的巡視和維護(hù)工作，具有非常重要的意義。
第一：有利于電力部門制定有針對性的維護(hù)措施，加大線路運(yùn)維工作力度，確保重要輸電線路安全運(yùn)行。
第二：有利于加大強(qiáng)降雨后重點(diǎn)區(qū)段的特巡力度，增加大負(fù)荷運(yùn)行下設(shè)備檢測次數(shù)。
第三：有利于定期對線路通道內(nèi)樹木、違章建筑等情況進(jìn)行重點(diǎn)排查、清理，確保輸電通道安全。
2、空勤無人直升機(jī)系統(tǒng)特點(diǎn)
（1）性能優(yōu)異：
（a）長時間懸停、貼近巡檢對象進(jìn)行低空飛行；
（b）在野外場地垂直起飛 和降落，不需要專門的機(jī)場和跑道；
（c）若發(fā)動機(jī)發(fā)生故障空中停車，無人直升機(jī)可以利用旋翼自轉(zhuǎn)下滑安全著陸。
（2）傻瓜式的飛行控制：使用自動駕駛儀全自主執(zhí)行全部命令，包括起飛、爬升、航線飛行和著陸，能自由懸停。地面站執(zhí)行任務(wù)規(guī)劃、實(shí)時采集和現(xiàn)實(shí)、遠(yuǎn)程控制；通過指令上行鏈路進(jìn)行遙控或操控遙飛行中更改航線、控制載荷等功能。
（3）實(shí)現(xiàn)多種任務(wù)載荷：根據(jù)任務(wù)需要可搭載3.5—12公斤以內(nèi)的多種任務(wù)載荷；如照相機(jī)、攝像機(jī)、紅外感應(yīng)儀等其他勘測設(shè)備等。
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