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让无人机在电网中应用更加规范高效

无人机在电网巡检业务中的应用越来越普遍,在今年电网的抗疫和抗洪工作中发挥了重要作用。国家电网有限公司积极落实“新基建”战略,于6月发布“数字新基建”十大重点建设任务。中国电力科学研究院有限公司落实公司部署,加强对人工智能、5G、物联网等技术的研究,拓展无人机在电网巡检方面的技术应用,服务公司无人机全业务生态体系建设。
 
  7月20日,中国电科院无人机作业管理中心在国家电网公司特高压交流试验基地挂牌。该中心配置了30人的技术支撑团队,发挥相关专业技术和大数据资源优势,搭建无人机业务平台,研发无人机智能巡检新技术,做强巡检软硬件支撑,全力服务公司无人机全业务生态体系建设。
 
  2013年起,无人机巡检作业开始在公司系统推广应用。当时国内外缺乏民用无人机相关标准、电网无人机应用技术,中国电科院牵头开展了电力行业无人机管理和技术标准体系建设,逐步形成相对完备的无人机巡检作业体系。7年来,中国电科院紧密跟踪国家相关政策、国内外前沿技术,强化人才队伍建设,不断健全无人机智能巡检工作机制,支撑公司27家省级电力公司无人机巡检技术的应用推广,满足电网智能运检发展要求。
 
  搭建无人机业务平台
 
  实现业务全流程信息化管控
 
  7月15日,湖北电力检修公司专责刘姜将无人机拍摄的300余张线路图像上传到中国电科院无人机业务平台,由平台自动进行缺陷识别。几分钟后,平台将缺陷识别结果显示在网页上,经他审核确认后,自动生成巡检报告传送至上级单位。而在今年3月该平台上线缺陷识别模块之前,这300多张图像的缺陷识别和缺陷报告编制,需要花上刘姜大半天的时间。
 
  无人机作为一种新型线路巡检作业装置,可搭载可见光、红外线、紫外线等任务设备,多角度、近距离地对电网设备开展精细化巡检。如今,在公司经营区域,无人机参与电网巡检业务已十分普遍。中国电科院以技术创新为驱动,调研电力行业、公司系统各单位、无人机供应商等技术应用发展现状,开展无人机技术监督和应用效果评估,于2018年6月14日上线无人机业务平台,支撑公司27家省级电力公司无人机巡检业务开展。
 
  据不完全统计,公司现有6000多架无人机进行巡检拍摄。但长期以来,无人机巡检图像依赖人工审核,负担较大,审核效率亟待提升。
 
  2018年,由国网设备部牵头,中国电科院首次组织行业内无人机巡检影像人工智能缺陷识别技术验证工作。经过两年的实践和优化,今年3月,中国电科院无人机业务平台上线缺陷识别模块,公司27家省级电力公司同步开展应用。模块应用人工智能缺陷识别技术有效排除绝大多数正常巡检图像,仅将识别到缺陷和疑似存在缺陷的图像发送至班组人员进行二次审核。图像人工审核工作量减少了90%以上,缺陷发现率超过85%,整体效率显著提升。
 
  “截至今日,无人机业务平台缺陷识别模块共发现线路缺陷63783处,其中危急缺陷4216处。”7月18日,中国电科院无人机技术服务人员陈怡接到27家省级电力公司的数据反馈,无人机业务平台在减轻班组审核工作量的同时,提升了缺陷发现率,缩短了消缺响应时间。
 
  当前,无人机作业监管要求日趋严格。中国电科院无人机业务平台还整合了作业空域申报、线上工单审批、禁飞区域限制、实时作业监控、应急指挥调度等功能,实现了无人机业务全流程的信息化管控,助力公司无人机巡检作业统一规范、安全高效开展。
 
  中国电科院还将配置行业内规模最大的巡检大数据分析处理算力,满足公司无人机巡检数据的统一分析、管理和存储需求,推动无人机作业从线下业务驱动向线上数据智能驱动转型升级。
 
  研发“一键巡检”新技术
 
  推动无人机巡检智能化
 
  7月14日,在江苏泰州智能巡检中心,技术人员戴永东一人控制4架无人机开展自主巡检。无人机根据预先设定的指令起飞,拍摄多基铁塔的绝缘子挂点等关键部位,并智能规避附近铁塔导线等障碍,巡检全程没有依靠人工操控。20分钟后,4架无人机自动返航,降落在预定位置。
 
  我国不少输电线路周围地形环境复杂多变,为巡检工作增加不少难度。为满足电网全工况复杂场景无人机巡视、检测和检修等作业任务需求,提升巡检智能化水平,中国电科院联合国网江苏省电力有限公司成立无人机智能运检技术联合试验室,开展技术协同攻关,研发无人机智能巡检技术。一人控制4架无人机进行线路巡检就是通过无人机智能巡检技术——“一键巡检”实现的。
 
  2019年,中国电科院和国网江苏电力技术团队研发智能分析人工智能算法,实现了智能语音识别、巡检图像实时分析处理、远程低时延数据传输,可集成至无人机、机器人等巡检平台,替代人工开展标准化巡检、红外测温和危险环境巡检等工作。在人工智能算法基础上,技术团队集成了智能感知、移动互联、电力物联网、人工智能等现代信息技术,进一步研发形成“一键巡检”技术,实现了多架无人机自主起降、编队飞行、自主巡检、缺陷分析、智能充电,以及输电线路的设备缺陷隐患检测、输电通道巡检、导地线弧垂观测和交叉跨越检测等功能,引领电网迈入智能巡检新时代。相关技术成果2019年8月在中国国际智能产业博览会上首次展出。
 
  7月15日,一种新型无人机首次在藏中电力联网工程线路巡检作业中应用。西藏林芝地区部分塔位海拔超过4500米,中国电科院技术人员周立玮升起一架无人机,沿线路开始巡检。在无人机距离线路15米时,联接金具上的螺母销钉都清楚地显现在图像上。在新型无人机完成对2基铁塔各相绝缘子挂点、联接金具、导地线等60余处设计位置的巡检拍摄任务后,周立玮计算了一下巡检作业时间——不到40分钟。
 
  川藏联网、藏中电力联网工程大部分线路位于高海拔高寒无人区,往往临近铁塔所处的山头直线距离有几百米,电网运维人员翻山越岭,一天也难以到达。这种复杂的地理环境给电网运维带来了很大压力,同时低气压和低温、山区导航信号丢失等情况也严重制约着无人机巡检工作。
 
  2017年起,中国电科院与国网四川省电力公司、国网西藏电力有限公司合作,在川藏联网、藏中电力联网工程沿线开展高海拔地区无人机现场测试,研究高海拔极端环境下作业现场保障关键技术。经过大量现场试验和数据分析,研究团队确定了高海拔地区无人机长续航作业、抗电磁干扰、动态精准定位、航线自主规划、5G远程操控等技术标准,为公司装备选型和指导供应商产品研发提供了详细资料。
 
  “像东达拉山口等地,海拔高达5100米,现场环境温度零下15摄氏度,风力6级,普通无人机续航只有十几分钟,难以完成对一基铁塔的巡检拍摄任务,经常出现无法起飞、地面站锂电池不能供电等问题。按照中国电科院高海拔地区无人机作业指导技术标准,我们生产出了比以前续航时间更长、抗风能力更强、拍摄更清晰的新型无人机。”公司无人机供应商销售人员王立涛说。
 
  强化软硬件支撑
 
  提升无人机巡检整体保障水平
 
  7月10日,在国网湖北省电力有限公司输电线路无人机巡检技能培训班上,来自湖北各地市供电公司班组的33名学员通过电力无人机三维培训考核系统熟悉无人机操作。
 
  电力无人机三维培训考核系统采用虚拟现实等技术,实景还原1000千伏、500千伏、220千伏、110千伏等电压等级线路,制作通道走廊、铁塔、金具、导线、绝缘子等精细模型,并加入撞线、坠机、信号丢失等特殊场景,帮助参加培训的人员尽快熟悉无人机操作,有效降低撞线坠机等安全风险,缩短培训时间。截至目前,中国电科院已为各省级电力公司运维班组培训持证飞手600余人。
 
  近年来,无人机巡检的推广应用对操作人员技能等提出新的要求。中国电科院作为国内唯一具备全套电力行业无人机CNAS/CMA(中国合格评定国家认可委员会/中国计量认证)资质的检测机构,针对无人机驾驶执照取证和专业人员技能培训,与中国航协通航分会联合成立国家电网无人机培训考试中心,与中国电力企业联合会成立电力行业无人机巡检作业人员评价基地,同时开发户外无人机姿态测量系统。该系统将现场实飞航线与标准航线进行比对评分,在行业内首次实现无人机巡检人员操作的量化考核。
 
  为提升无人机巡检试验检测硬件支撑,中国电科院在公司特高压交流试验基地开展无人机试验检测能力提升技改项目。该项目可开展输电巡检无人机、变电站无人机(含机巢)、配网无人机等各项性能的检测验证,为公司设备选型、可靠性评价、作业安全性研究、联合巡检效果验证等提供有效依据。检测设备具备全自主知识产权,可模拟海拔5500米且零下40摄氏度低温、最大试验风速15米/秒(6级风)的试验环境,填补了国内无人机性能试验客观定量检测能力的空白。谈家英  来源:国家电网报
 
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