電網(wǎng)電力巡檢方案
一、背景分析
我國高壓輸電系統(tǒng)中高壓輸電線路逐漸增多，電力線路的巡檢大多是在較差的環(huán)境中進行，高壓輸電線路所鋪設(shè)的地方也比較偏遠，自然環(huán)境比較差，地形比較復(fù)雜。如在巡檢中無法做到及時找到高壓輸電線路中的漏洞，就會極大妨礙輸電網(wǎng)絡(luò)對各地區(qū)的供給作用。在以往的科學(xué)技術(shù)及相關(guān)設(shè)施設(shè)備的技術(shù)不夠發(fā)達時，多是以人工方法進行逐步沿著電線巡檢的模式，對相關(guān)人員來說需完成任務(wù)異常多、需耗費時間也很多，同時工作的速度與質(zhì)量也不會很優(yōu)秀，尤其在許多復(fù)雜地理位置中不僅檢查艱難，還會為巡檢人員的生命安全產(chǎn)生巨大威脅。
無人機電力線路巡檢技術(shù)是近年發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，它不受地形環(huán)境限制，具有效率高、作業(yè)范圍廣的優(yōu)勢，可解決常規(guī)線路巡檢所無法解決的問題。提高了高壓輸電線路巡檢工作的自動化程度，改進了巡檢工作的手段。
二、方案構(gòu)成
無人機電力自動巡檢系統(tǒng)主要由無人機及其配件、后臺系統(tǒng)、無人值守充電系統(tǒng)組成。引入無人機機庫技術(shù)，優(yōu)化常規(guī)電力巡檢體制，實現(xiàn)無人機自主巡檢、自主充電，打造更高效的電力巡檢新模式，減少人力投入成本，增加巡檢次數(shù)及周期，提高巡檢效率。
三、方案優(yōu)勢
無人機對工作環(huán)境要求低、覆蓋范圍廣，并具備高空、遠距離、快速的能力，搭載攝像頭，上面提到的困難基本可迎刃而解。將無人機應(yīng)用在勘察、巡檢工作中，相對傳統(tǒng)人工巡檢，具備如下優(yōu)勢：
1. 不受限制：
對于高山、河流阻擋等人員無法到達現(xiàn)場的場景，使用無人機可遠距離完成工作，不受地形、地貌限制。
2. 降低安全風(fēng)險：
在巡檢工作中，通過無人機升高后拍攝的圖像、視頻，可以快速高效的了解現(xiàn)場情況，并將現(xiàn)場畫面實時傳輸至后臺指揮中心，指揮中心制定更加合理、準(zhǔn)確的故障、隱患解決方案。在維護巡檢作業(yè)中，先通過分析無人機傳回的視頻信息，快速進行隱患排查；發(fā)現(xiàn)隱患或問題后再安排人員前往現(xiàn)場勘察處理，有效降低了安全風(fēng)險并提高工作效率。
3. 提高工作效率：
無人機搭載高清攝像頭，通過空中變換位置及懸停，可以快速、高效、無盲點的實時呈現(xiàn)并記錄配電網(wǎng)線路周邊環(huán)境、房屋、交跨物等詳細情況，高效完成日常巡檢工作。
4. 準(zhǔn)確收集資料：
能夠進行全景、拍照和錄制視頻，采集資料更具體詳實，做到巡檢資料可以詳細追查檢驗巡檢質(zhì)量和結(jié)果。
四、硬件系統(tǒng)構(gòu)成
1. 系統(tǒng)組成方案
無人機機型 | 正射相機 | 地面站 | 停機坪系統(tǒng) |
小旋風(fēng)Ⅱ | 金眼彪Z40、金眼彪QT30P、金眼彪T2 | 小霸王Ⅱ | 機庫 |
2. 產(chǎn)品推薦
(1) 小旋風(fēng)Ⅱ
全新一代小旋風(fēng)Ⅱ具備高負載和優(yōu)秀的續(xù)航能力，采用模塊化設(shè)計，可拆卸的起落架和可折疊機臂，進一步提升了可靠性，使用更便捷。小旋風(fēng)Ⅱ采用通用即插即用標(biāo)準(zhǔn)化接口，標(biāo)配智多星飛控，高清圖傳，12S高壓智能電池，支持多款MMC云臺，載重3.2kg,可為電力、、能源、消防等不同行業(yè)提供專業(yè)級定制服務(wù)。
表：小旋風(fēng)Ⅱ無人機參數(shù)
| 1) 軸距：900MM 2) 翼展:1200mm 3) 機身重量：4.5kg 4) 起飛重量：9kg 5) 載重：3kg 6) 空載續(xù)航：60min 7) 海拔升限：5000m 8) 抗風(fēng)等級：6級 9) 通信距離（KX圖傳）：7km(無遮擋） 10) 起飛海拔高度：≥5000m |
(2) 小霸王Ⅱ
小霸王Ⅱ是款專注產(chǎn)業(yè)鏈渠道的產(chǎn)品 款搭載QGroundControl的具備雙控功能的智能遙控器 支持HDMI和網(wǎng)絡(luò)視頻同時輸入兩個遙控器可以分別顯示一路圖像。
表：金眼彪T2紅外熱成像云臺參數(shù)
| 1) 屏幕：5.5英寸5.5英寸高清LCD觸摸屏，1000nit亮度，1080p 2) 重量：530g 3) 尺寸：218mmX106mmX32mm 4) 內(nèi)置QGC開源地面站軟件 5) WIFI：5.8GHzwifi頻段 6) 通道：具備13個通道； 7) 對外接口：TypeC接口，用于充電、調(diào)試、拷貝文件、對外輸出HDMI（需外接對應(yīng)的usb轉(zhuǎn)HDMI設(shè)備） 8) 電池：外置電池，配備兩節(jié)18650電池； |
(3) 金眼彪Z40
遠矚，明察秋毫。金眼彪Z40高清變焦云臺由高清變焦相機、全鋁合金外殼的三軸減震云臺構(gòu)成；定制光學(xué)變焦鏡頭，成像更清晰；使用FOC無刷電機，響應(yīng)更迅速；光學(xué)防抖+工業(yè)級三軸減震云臺，保證圖像更穩(wěn)定；一體化供電，滿足長時間作業(yè)需求。
表：金眼彪Z40可見光云臺參數(shù)
| 1) 尺寸:152.8*120*166.8mm 2) 重量:600g 3) 靜態(tài)控制精度：±0.01° 4) 動態(tài)控制精度：±0.05° 5) 鏡頭光圈：F1.8~F3.6 6) 視頻分辨率4K：829萬 7) 壓縮格式：JPEG（照片）、MPEG-4（視頻） 8) 工作模式：拍照、錄像 9) 儲存卡：SD卡（512M-2GB） SDHC卡（4GB-32GB） SDXC卡（48GB-128GB） 10) 傳感器：CMOS，1/2.3英寸 11) 變焦倍數(shù)：40倍 12) 分辨率：2500萬像素 |
(4) 金眼彪QT30P
金眼彪QT30P是一款高精度三軸增穩(wěn)吊艙，配有30倍光學(xué)變焦213萬像素的索尼星光相機。支持可見光變倍，拍照錄像，目標(biāo)跟蹤 等功能。吊艙可見光對焦速度極快，使用金屬外殼抗干擾力強。其可以實現(xiàn)水平、橫滾和俯仰三個方向增穩(wěn)，采用減震與云臺一體化設(shè)計，可大幅度減少機械震動，廣泛用于、電力、消防、變焦航拍等行業(yè)無人機應(yīng)用中。
表：金眼彪QT30P雙光云臺參數(shù)
| 可見光 1) 圖像傳感器：1/2.8 英寸 Exmor R CMOS 2) 鏡頭：30倍光學(xué)變焦，f=4.3mm（廣角端）到129.0mm（遠端），F(xiàn)1.6到F4.7 3) 視頻存儲格式：MP4 720P25/30fps 或1080P25/30fps 紅外熱成像 1) 紅外鏡頭像素：640*480 2) 紅外電子變倍：1x ~ 4x 3) 工作制式：非制冷長波 (8μm~14μm) 4) 調(diào)色板：黑熱，白熱，偽彩 |
(5) 金眼彪T2
金眼彪T2集成的進口探測器和高性能云臺系統(tǒng)，搭配地面站可支持指點移動、指點測溫、高溫報警、高溫跟蹤等功能，操作便捷。
表：金眼彪T2紅外熱成像云臺參數(shù)
| 1) 尺寸重量：152.2*138.9*93.4mm，≤600g 2) 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動范圍俯仰：-90°~30°；橫滾：-75°~75°；航向：±145° 3) 靜態(tài)控制精度：±0.01° 4) 動態(tài)控制精度：±0.05° 5) 鏡頭光圈：F=25mm 6) 視頻分辨率：640*480 7) 測溫范圍：-20℃~150℃ 8) 工作模式：拍照;錄像、切換調(diào)色板 9) 儲存卡：支持32GB Micro SD 10) 工作溫度：-20℃~60℃ 11) 保存溫度：-30℃~70℃ 12) 傳感器：非制冷型VOx微型熱輻射計熱像儀 13) 變焦倍數(shù)：4倍電子變焦 |
(6) 百勝將Ⅰ
科比特?zé)o人化空中自動巡檢系統(tǒng)是由無人機平臺、機巢平臺、外部智能氣象站、云端平臺構(gòu)成的智能立體化巡檢平臺。具備自主起飛，智能巡檢，自動、手動飛行模式無縫切換，精準(zhǔn)回巢，遠程控制，快速充電復(fù)飛，視頻實時回傳，系統(tǒng)智能分析等功能。真正做到無人值守，自主充電，遠程監(jiān)控，無人數(shù)據(jù)處理，全自主飛行作業(yè)。
表：百勝將Ⅰ參數(shù)
| 機庫尺寸： 1) 關(guān)閉狀態(tài)： 長 1900mm * 寬 1815mm * 高度：1215mm 2) 機巢重量： <> 3) 防護等級：IP54 4) 運行功率：標(biāo)準(zhǔn)工況：≤800W 峰值：≤2200W 5) 供電要求：AC 220V 12A 6) UPS供電：發(fā)生斷電故障時，UPS可支持設(shè)備運行1個小時 7) 支持給無人機快速充電 8) RTK 引導(dǎo)：利用高精度的差分 GPS 技術(shù)引導(dǎo)無人機精準(zhǔn)降落 9) 標(biāo)配： 氣象站 10) 尺寸：高度2.5米 11) 重量：80kg |
五、應(yīng)用場景
1. 無人機輸電線路可見光巡檢服務(wù)
利用無人機可見光傳感器獲得設(shè)備和通道的可見光影像，通過提取相應(yīng)的特征和模板，從而實現(xiàn)電力線路巡檢中桿塔、導(dǎo)地線、絕緣子和金具狀態(tài)的自動識別和檢查。有效降低電力巡檢成本，提高電網(wǎng)巡檢運維科技化和智能化水平。
2. 無人機輸電線路紅外巡檢服務(wù)
利用無人機機載紅外熱成像儀采集線路絕緣子、金具、導(dǎo)線等設(shè)備帶電運行的紅外熱圖，然后通過線路設(shè)備特征提取、目標(biāo)設(shè)備與背景分離、溫度反演等技術(shù)，實現(xiàn)線路設(shè)備異常發(fā)熱缺陷的智能診斷或人工輔助判斷。
3. 無人機輸電線路雙光巡檢服務(wù)
通過無人機搭載雙光相機對輸電線路絕緣子、線夾、導(dǎo)線、避雷器等目標(biāo)進行精細化巡檢和溫度檢測；針對線路缺陷AI識別與標(biāo)注；巡檢完成后，匯總圖片和數(shù)據(jù)報告，報告詳細羅列缺陷類型、缺陷等級、溫度和異常發(fā)熱位置等信息。
4. 無人機輸電線路樹障巡檢服務(wù)
六、應(yīng)用案例
1. 成都輸電巡檢
2019年成都輸電運檢工區(qū)采用科比特?zé)o人機桿塔精細化自主巡檢服務(wù)，服務(wù)要求完成主網(wǎng)220kV線路32條，110kV線路9條，300公里，共計41條線路可見光精細化巡檢。總計發(fā)現(xiàn)線路缺陷數(shù)量4565處，其中一般缺陷1406處，危急缺陷3021處，重大缺陷138處。
2. 國網(wǎng)桿榙巡檢
2020 年國網(wǎng)某公司采用科比特?zé)o人機桿塔紅外精細化自主巡檢服務(wù)，服務(wù)要求完成主網(wǎng)220kV線路22條，110kV線路 19條，280公里，共計41條線路紅外精細化巡檢。總計發(fā)現(xiàn)線路缺陷數(shù)量3650處，其中一般缺陷2320處，危急缺陷1152處，重大缺陷178處。
3. 肇慶輸電線路樹障巡檢
2022年4月，科比特團隊在廣東肇慶市某地，使用垂直起降固定翼插翅虎M9搭載蜂鳥激光雷達M60，對全長1.5千米的220KV輸電線路開展點云數(shù)據(jù)采集及三維建模，飛行速度為19m/s，飛行總高度為60m，無人機距離電力線側(cè)為20m高度，航線往返2次飛行，作業(yè)時長約15min，生成點云密度150+，誤差小于50px。此次任務(wù)為電網(wǎng)公司提供數(shù)據(jù)可靠和全面量化的詳細資料，進一步完善電網(wǎng)航測應(yīng)用的服務(wù)機制，提升線路運維水平。
4. 南網(wǎng)異物清障
2021年1月，科比特為南網(wǎng)某提供異物清障服務(wù)，服務(wù)團隊采用噴火無人機對其景區(qū)內(nèi)的35千伏合西線6至7號桿塔地線進行導(dǎo)線異物清障，僅用了4分鐘就完成任務(wù)，快速消除風(fēng)箏隱患，確保了輸電線路的安全穩(wěn)定。
