面向智能电网输电线路巡检的泛在物联网UAV研究

面向智能电网输电线路巡检的泛在物联网UAV研究

摘要：智能电网建设下电网调度、运维水平都有所提高，智能电网输电线路巡检得到推广和应用，泛在物联网UAV巡检系统建设，智能电网线路检修、运维工作提供了有力的依据。文章通过对泛在物联网UAV系统进行分析，探讨泛在电力物联网的实际应用。

关键词：智能电网；输电线路；线路巡检；泛在物联网

引言

国家电网有限公司明确提出“三型两网、世界一流”战略目标，要求建设运营好以特高压为骨干网架、各级电网协调发展的坚强智能电网，打造状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活的泛在电力物联网，二者相辅相成、融合发展，共同构成能源流、业务流、数据流“三流合一”的能源互联网。随着特高压直流网架建设规模大幅增长，新设备、新技术大量应用对设备状态管控能力提出了更高的要求，当前换流站运维工作在设备、环境和人员的状态管控方面还缺乏更有效的手段，亟需以智能化为方向，推动现代信息通信技术、设备状态检测技术与传统运检业务的融合，加快智能运检体系建设，引领适应智能电网快速发展的运检管理和技术变革。

1泛在电力物联网UAV巡检系统概述

UEIoT围绕电力系统各环节，充分应用现代信息技术、先进通信技术，实现电力系统各环节万物互联、人机交互，具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧服务。在此，将物联网技术、人工智能技术、大数据分析技术和云计算等技术融合在一起，构建出新型的泛在电力物联网UAV巡检系统。作为重大的技术创新，该系统不仅实现电网输电线路的智能巡检，还扩大了检测范围，由单点检测转换为区域检测，形成区域网格化巡视，通过使用无人机技术，实现电网输电线路的大规模、自动化巡检，使得输电线路的巡检效率得到大幅度地提升，也使电网输电线路的巡检精度大大提高，有力地保障电网稳定运行。该系统以安卓版移动式智能设备为信息接收载体，并融合嵌入式智能设备，借助于装载了ZigBee通讯模块及各种传感器的无人机和ZigBee无线传感器网络，对大面积电网输电线路数据信息进行实时、在线采集，最终通过无人机接收采集到的大面积的数据信息。在底层设备中，用户通过控制单元实现无人机的智能控制，并且构建UAV群。在UAV中设置有无线传感器网络、RFID射频识别单元和摄像机、近程通讯单元等各种通讯单元，可实现对输电线路的智能信息采集。

2面向智能电网输电线路巡检的泛在物联网UAV技术策略

2.1明确建设原则

基于泛在电力物联网建设框架，通过在换流变区域布置适量的前端采集终端，以构建大容量骨干有线传输网和无线传输网为支撑，以精细化三维图像引擎搭建的三维可视化全景模型为抓手，将换流变实时运行数据、现场音频视频及消防感知等信息全维度联通，实现换流变区域信息全景交互、人工巡检智能替代、作业人员全程管控、风险隐患自动预警、指挥决策精准高效，进一步提升换流站设备、人员管控水平。

2.2泛在电力物联网智能巡检

泛在电力物联网的实施将进一步推动能源互联网的实现，会极大地改善能源供给和消费

状况，为整个国民经济的发展打下一个非常坚实的基础。通过“加工”实现数据“增值”，是互

联网时代对数据的“赋能”，更是泛在电力物联网建设的基础。积极推进数据整合，努力消除

专业壁垒，“数尽其用”提高分析应用水平，为电网规划建设、生产运营、企业生态环境构建

以及优化营商环境提供了有力支撑。大数据分析让停电趋于“零感知”。随着信息化系统的持

续建设，以及营配调贯通工作的不断深入，配电变压器台区、配网线路故障精准判定并主动

抢修已经不是新鲜事。通过配网全感知数据采集，依托营配拓扑关系，研究故障逻辑算法，

不仅实现了单户故障精准定位，还实现了客户故障智能识别、精准施策主动报修、停电信息

及时告知，故障处理质量、效率与客户满意度明显提升。户表故障精准定位、故障类别智能

识别，这看似的“一小步”却是泛在电力物联网落地的一大步。“快速实现单户故障判定，逻辑

算法是核心，而泛在感知是关键。”不仅能够识别单户故障，还能结合现场实际用电情况判断故障点在电网侧还是用户侧，或者是欠费停电，且在90秒内将判定结果发送至供电服务指

挥平台和营销业务应用系统，提前短信告知客户相关停电信息并指导作业人员有针对性的主

动开展故障抢修。展洁介绍道，故障判定结果与电网GIS系统、配网主动抢修APP相结合，

实现故障点地理定位、路线最优规划，以及现场作业移动处理与远程指挥，赢得了政府和客

户的一致赞誉。

2.3传感器方面的应用

传统传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并按一定规律变换后输出，典型

的器件有电阻应变式传感器、电荷耦合器件、霍尔传感器等。随着传感器不断发展，具有信

息处理功能的智能传感器占据较大的应用空间，智能传感器也是物联网获取外界信息的重要

途径。与传统传感器相比，智能传感器具有高精度、高可靠性、自适应强等优势。目前，小

微智能传感器是传统传感器的发展方向，小微智能传感器是传统传感器与微处理机相结合的

产物，也称为巨磁阻传感器（Giant Magneto Resistance，GMR），具有采集、处理、交换信

息的能力，因其具有的特低功率、便于安装、抗干扰等特点使智能电网透明化运行成为可能。因此，可以利用小微智能传感器解决传感器在物联网中的应用瓶颈，例如将小微智能传感器

应用于物联网的感知层，实现智能电网的大数据测量和收集，进一步拓展传感器在物联网中

的应用范围。小微智能传感器作为透明电网最重要的单元，仍存在电压测量、功率较大等问题，其未来将要突破的瓶颈是自行实现能量的补给以及电压测量的问题。

2.4电气线路跳闸故障监测

传统的故障检修需要人力对故障位置进行检查来解决该问题，由于电气线路越复杂，故

障排除就越困难。但通过实施泛在电力物联网，故障的监测和检测可以自动跟踪，与故障相

关的所有信息都是自动发送，如：使用指定的传感器检测电流和电压水平，对于电流值使用

霍尔电流传感器将其串联在线路上以捕捉通过线路的电流值。电压偏差规则（VDR）被用作

传感器来收集电压读数并由处理器进行分析，然后发送到监控单元。电流值将自动以图形形

式显示。对于故障情况，将电流值与预设值进行比较，如果电流值达到或超过预设值，系统

将触发保护装置，并将故障信息发送给监控装置。这样，故障发生的信息（如位置）将通过Wi-Fi传输到服务器，后台通过对故障数据进行分析，就可以确定故障的位置和参数，进行快速排除。故障发生的信息（如位置）通过Wi-Fi传输到服务器准确发送给站内工作人员。

2.5图像智能识别

自动判断换流变本体、套管升高座、分接开关、阀/网侧套管、换流变连接金具是否存

在过热缺陷。实现设备温度、呼吸器运行状态、本体及网侧高压套管油位和油温等数据采集，并与模拟量信号比对分析。自动存储换流变运行声音并进行可视化判断。同时，还可以对换

流变区域人员运行中闯入识别、检修时人员的行为进行安全管控，如未戴安全帽、未穿工作

服等违章行为进行判断。发生异常时均可通过声光提醒运行人员，并在后台弹出相应画面。

结语