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关于电力设备智能化巡检的探讨

热度0票浏览68次时间：2021年11月08日 09:47

　　胡继新王健王志洁薛辉赵锡斌赵健王江南于涛高源张荣达

　　（国家电投集团东方新能源股份有限公司检修运行分公司）

摘要：电力巡检是电力行业重要的工作之一，它消耗着大量的人力物力。随着各种技术的研究，电力巡检朝着智能化方向发展，智能化巡检代替了人工，是未来电力巡检的主要方向。本文对电力智能化巡检进行探讨，希望能够为未来电力设备智能化巡检的发展与应用提供参考。

　　关键词：电力巡检；智能化；电力巡检设备；电力巡检技术引言

　　电力设备巡检主要是去检查变电站、输电线路和配电线路等电力设备是否存在缺陷及破损问题，它是电网里常规工作之一，通过巡检发现设备存在的各种安全隐患，对电网稳定运行至关重要。目前，电网巡检主要依靠人工完成，据 2019 年统计，电网人均检修 31 公里的架空线路，人员缺员率高达 47%，并且人工检修效率低。随着各种智能化技术的发展，将各种智能装备用于电力巡检成为了可能。智能化巡检相比于人工，具有成本低、效率高，并且环境适应性强[1] ，已经有

　　部分地区电网展开相关实验研究。本文针对电力设备智能化巡检进行探讨，希望对未来电力智能巡检提供思考

　　1 智能化巡检概述

　　我国面积广阔，地形复杂多变，输电线路覆盖了全国大部分区域，而大多数地方使用架空线路，架空线路长期暴露在空气中，经常会出现一系列问题，如线路结冰短路、电路绝缘材料老化等，这些问题就导致了电网安全稳定受到威胁。人工去检修不仅面临成本问题，而且在一些山路地区，河流地区，人工检修的效率大大降低，并且检修工人缺乏专业能力，这导致巡检质量大大降低。为了保障我国供电质量，开发智能化电力巡检十分有必要。

　　电力智能化巡检就是通过物联网、大数据、人工智能、5G 等技术，利用巡检机器人或者巡检无人机等设备实现数字化、智能化的电力巡检。

　　智能化巡检的工作原理是通过无人机或者机器人搭载相关设备去现场，通过传感器或者相机采集电力设备的相关图像或者数据，利用5G 技术将数据实时传输到后台系统中，系统利用人工智能和大数据技术对数据进行分析处理，发现出现问题的地方再反馈给后台工作人员。

　　电力智能化巡检具有许多优势，首先是效率高，通过无人机巡检，无人机可以选择手动飞行和航线飞行方式，无人机上搭载了高精度相机和图像识别技术，它能够自动识别线路和杆塔等设备，巡检效率大大提升；其次效率高带来的是运维成本降低，巡检员工减少，节省了成本；然后是适应性强，无人机巡检不受地貌限制，可以在山地、河流等不同的地貌中检修；最后是质量高，无人机巡检相比于人工巡检，具有更高的专业性。

　　2 智能巡检关键技术及其作用

　　电力智能巡检中应用的技术主要有物联网技术、大数据、人工智能和 5G 技术：

　　2.1 物联网技术

　　物联网技术的主要宗旨是“万物互联”，它能够通过传感设备将任何物体与网络连接。物联网技术在国内外已经应用在智能家居、智慧农业及智能电网等方面，其技术也相对成熟。在智能巡检系统中，物联网可以将无人机或者机器人接入到系统中，实现远程控制。

　　2.2 大数据

　　大数据技术是指从大量数据中挖掘有效信息的一种手段，它是信息处理的有效方法。目前大数据在农业、工业和商业中已经投入到实际应用。

　　在智能化巡检系统中，大数据对采集的数据进行处理、存储和分析，首先大数据可以将采集到的无效图片和无用的图片数据去除；其次，大数据对所采集的数据进行存储，便于数据管理；最后大数据可以挖掘图片中的有效信息，及时解析故障、问题和缺陷的根源。同时，存储的数据可以用于分析和预测下次出现问题的时间。另外，无人机飞行也用到大数据技术

　　2.3 人工智能

　　人工智能技术是智能化巡检的核心技术，它能够让机器像人一样思考。人工智能在多个领域中应用，包括机器人、图像识别和专家系统等中。

　　在电力智能化巡检中，首先无人机飞行应用到人工智能，无人机的平衡、紧急避障、自主航行都需要人工智能；其次无人机图像识别需要人工智能，无人机搭载相机去拍摄电力设备，需要人工智能找工作目标，人工智能技术可以确保无人机更快找到目标；然后，数据处理也需要人工智能算法，例如，深度学习和人工神经网络算法已经广泛应用在数据分析中；最后，电网专家系统需要人工智能，它可以直接分析图片，自动给出出现缺陷的原因和解决办法[2] 。

　　2.4 5G 技术

　　5G 技术是目前最前沿的通信技术，5G 的优势主要体现在传输数据快，它可以实现实时传输。电力智能化巡检系统使用 5G 技术可以在无人机拍摄之后就能识别出故障的点，能够无延时的制定下一步指令，尽快拿出解决方案，减少电路故障时长，保障了输电质量[3] 。

　　3 智能巡检设备

　　3.1 无人机

　　无人机是利用遥控装置实现远程操控可以拍摄的小型飞机或者由车载计算机实现自主操作的无人机。目前，无人机已经被应用与航拍、农业、植保、运输、灾难救援、新闻报道等领域中。

　　无人机在电力巡检中也有应用，配备高分辨率摄像机、温度计、测距仪、北斗定位系统和其他传感设备，对架空电路进行检测，它可以实现 360°无死角观察线路指标。

　　尽管无人机在电力巡检领域应用时间较短，但是其在巡检中的地位是十分重要的。目前国网已经出台相关政策要求电力巡检人员必须掌握电力无人机巡检技术

　　[4] 。

　　3.2 机器人

　　机器人是用于代替人力劳动的关键。目前，自主的机器人可以实现智能感知、自主决策、自动执行，它被用于代替人类完成危险、繁重、复杂的工作。目前已经被用于农业、无人餐厅、智能工厂等行业中。

　　在电力巡检领域中，外线巡检是对每个杆子进行目视巡检，有些地方需要登上杆塔去巡查，这项工作劳动强度大，周期长且风险高。

　　机器人可以逐步代替电力巡检人员完成相关的手动工作。目前电力领域中，机器人应用场景包括电力巡线无人机、机器人巡逻、大修和测试协助，而且应用场景也在不断扩展

　　[5] 。

　　4 智能巡检展望与挑战

　　4.1 未来挑战

　　智能巡检的主要装备目前还存在一些问题：1）续航低，目前无人机的续航能力非常有限，电力系统中常用的多旋翼无人机，续航仅仅20-30 分钟。续航短导致无人机在飞来换电过程中浪费了大量的电能，而且在换电池过程需要人员随车备用多个无人机电池，限制了其应用；2）无人机巡检受管制，我国许多地区禁止无人机飞行，包括边疆一些地区。无人机的飞行需要申请，这导致无人机飞行的手续相对繁琐；3）无人机在恶劣环境中的飞行能力，如遇到大风、大雨等情况，无人机的飞行能力收到干扰。4）实时传输能力，尽管 5G 已经成功应用，但是 5G 基站基本都建立在城市中，电塔往往建在人烟稀少的地方。

　　其次，相关技术不成熟，大数据和人工智能技术是智能化的核心，然而大数据需要的数据量非常大，人工智能也需要大量的基础数据去训练。但是，目前电力系统的数据集有限，这些数据不能支撑大数据的应用。

　　最后，尽管实现了智能化巡检，但是难免在巡检过程中需要各种问题，这些问题需要既懂电力系统巡检，又懂人工智能和大数据的人才来解决。目前我国针对这类的人才非常短缺。

　　4.2 未来展望

　　电力设备巡检智能化是未来的趋势，智能化巡检可以更科学、更可靠、更高效。

　　电力无人机问题需要更多的无人机厂商在无人机电池研发、抗风雨能力上进行研究，目前已有报道无人机可抗 7-8 级大风。在无人的空域限制上和 5G 基站上，可以给予更多的政策支持。

　　在技术上，研发新技术或解决方案，有些公司提供了众包+脱敏的人力协助式解决方案，通过前期人力识别产生学习样本库，同时靠这个样本库训练人工智能，再逐步靠改良后的人工智能实现更加自动化的工作流程。另外，可以通过共享数据，多个电网结合获取更多的数据。

　　5 总结

　　电力设备智能化巡检为电网带来了更高效、更可靠、更科学的巡检方式，是未来电网发展的主要方向。目前，这种方法还存在一些问题，未来研究的主要方向是解决这些问题，以保证电力智能巡检更加可靠。

　　参考文献：

　　[1]刘智勇，赵晓丹，祁宏昌 & 李艳飞.(2019).新时代无人机电力巡检技术展望.南方能源建设(04)，1-5.

　　[2]闫晓斌.(2021).人工智能及其在电力系统中的应用.电子制作(02)，98-99+97.

　　[3]康渭铧，邓远宁 & 莫修权.(2020).基于 5G 无人机电力巡检技术.科技创新导报(05)，12-13.