输电运检
本章包含《输电线路事故预防认知》《输电线路检修项目认知》《输电线路带电作业认知》《输电线路智能运检认知》四门课程的核心知识点。
(一)输电线路事故预防认知课程
1. 输电线路六防内容
防雷、防外破、防鸟害、防风、防冰、防污闪。
2. 雷击架空线路的形式
- 反击:雷击杆塔或地线;
- 绕击:雷电直接击中导线(无地线时)或绕过地线(屏蔽失效)击于导线。
3. 架空输电线路防雷措施
(1)防直击导线:
- 架设架空地线(避雷线),类型分为普通地线(镀锌钢绞线为主)和复合光纤地线(OPGW,兼具防雷与通信功能**)**;
- 减小地线保护角:缩小架空地线与边导线外侧连线和地线铅垂线的夹角,扩大地线屏蔽范围,减少绕击概率;
- 安装避雷针。
(2)防闪络:
- 完善接地装置:由接地引下线和接地体组成;
- 降低杆塔接地电阻;
- 选用高绝缘性能绝缘子;
- 安装线路避雷器。
(3)防断电:安装并联间隙(并联在绝缘子串两端)。
(4)建立防雷监测预警体系。
4. 输电线路防外破
(1)输电线路外力破坏定义:人们有意或无意造成的线路部件非正常状态,包括毁坏线路设备、蓄意制造事故、盗窃线路器材、工作疏忽或缺乏电力知识引发的故障。
(2)架空电力线路保护区:导线边线向外侧延伸垂直地面所形成的两平行面内的区域。
(3)外力破坏分类及典型案例:
- 人为机械破坏:施工/运输车辆类;采空/冲撞类;盗窃/损坏类;
- 异物短路:漂浮物类;建筑物/构筑物类;树障类;交跨作业类;
- 烟火短路:违章爆破/焚烧(电力设施周围 500 米内违规爆破,线路下方焚烧垃圾产生浓烟引发导线对地放电);山火类;
- 其他类型外力破坏:腐蚀老化;自然灾害。
(4)架空输电线路防外破措施:
- 加强护线和普法宣传;
- 强化联防联控;
- 安装防护装置与警示标识;
- 加强防盗与清障;
- 部署智能防外破系统。
5. 架空输电线路防鸟害
(1)鸟害定义:鸟类在线路上排便、筑巢、飞行、啄食等活动,引起输电设备损坏或线路跳闸、故障停运的现象。
(2)鸟害特点:具有明显的季节性、时间性、区域性、瞬时性和重复性。
(3)鸟害主要类型及原理:
- 鸟体短接类:鸟类身体使相(极)间或相(极)对地空气间隙减小,导致空气击穿跳闸;
- 鸟巢类:鸟类筑巢材料(树枝、铁丝等)减小或短接空气间隙,引发跳闸;
- 鸟啄类:鸟类啄损复合绝缘子伞裙或护套,破坏绝缘结构;
- 鸟粪类:鸟粪形成导电通道,引发空气间隙击穿或绝缘子沿面闪络,是鸟害跳闸的最主要原因;
- 其他次生危害:鸟类活动引发的异物坠落、金具损坏等。
(4)架空输电线路防鸟害措施:
- 占位型:安装防鸟刺、防鸟盒、防鸟挡板,封堵杆塔上鸟类易筑巢的空间;
- 驱鸟型:安装驱鸟风车、超声波驱鸟器、激光驱鸟器等仿生驱鸟设备;
- 护罩型:加装绝缘子和金具防护罩,防止鸟粪直接附着和鸟啄损伤;
- 诱鸟型:在远离输电线路的区域设置栖鸟架、人造鸟巢,引导鸟类远离线路;
- 运维管控:加强春秋季鸟类迁徙期的专项巡检,及时清理鸟巢和鸟粪隐患。
6. 架空输电线路防风害
(1)风害主要类型及危害:
- 风偏跳闸(最常见类型):导线在风作用下偏摆,电气间隙不足导致放电跳闸,分为三类:导线对杆塔构件放电、导地线线间放电和导线对周围物体放电。其中线间放电由同杆双回线大档距导线不同步摆动、导地线间风吹上扬导致,多发生在微地形微气象区;导线对周围物体放电指导线对树木、建筑物、边坡距离不足;
- 绝缘子和金具损坏:金具长期受交变风力作用疲劳磨损断裂;绝缘子掉(断)串、伞裙破损;
- 导地线断股和断线:微风振动多发生在线夹或防振锤处;大风摆动多发生在导线悬挂处,引流线易因应力不均和摆动磨损断股,严重时引发断线;
- 杆塔损坏:台风、龙卷风、下击暴流等导致杆塔倾斜、扭曲、倾倒,是风灾最严重后果。
(2)全维度防风害措施:
① 监测与预警:
- 气象监测:与气象部门联动,收集局部气象资料,掌握地形气候特点;
- 分布式监测:利用 OPGW 光纤实现分布式风害监测,实时获取线路风速数据;
- 智能监测装置:安装北斗舞动监测装置、X 波段双偏振多普勒天气雷达、超声波风速风向仪;建立国网台风监测预警系统;
- 重点区域:对曾发生风害区段、垭口/河谷微地形区、龙卷风/飑线风易发区,加装微气象、视频、振动在线监测装置;
- 动态更新:积累风速数据,动态更新《电网风区分布图》及使用导则。
② 设计与验收管控:
- 严格执行防风设计标准:强风、微地形微气象区设计风速需专题论证;
- 严把验收关:检查防风反措落实情况,杜绝锁紧销、防松圈等部件缺失;精确测量跨越物净空距离,校验最大风偏距离。
③ 日常运维管控:
- 开展在运线路防风害校核,排查设计风速不满足要求的区段并整改;
- 加强山区大档距线路导线对边坡、树木的距离测量与风偏校验,及时降坡或砍伐树木;
- 巡视检查杆塔塔材、基础、螺栓、拉线的完好性;
- 定期检查大跨越、大档距线夹及防振金具出口处的导地线疲劳情况;
- 大风后开展全面隐患排查,及时处理防护金具滑移、导线断股等缺陷。
④ 专项治理措施:
- 防风偏:直线塔加装重锤、悬垂串改 V 串、加装导线防风拉线、支柱式防风偏绝缘子、外延横担、复合横担改造等;耐张塔跳线加装重锤、单串改双串、加装防风偏绝缘子、采用"三线分拉式"绝缘子串;
- 导地线间:减小档距、加装相间间隔棒、调整线路弧垂、改造塔头间隙等;
- 防绝缘子和金具损坏:V 串碗头加装防脱抱箍或"环-环"连接;选用强风区专用复合绝缘子;使用高强度耐磨金具、加装导线耐磨护套;
- 防振动断股和断线:加装防振锤、防振鞭、护线条、阻尼线、阻尼间隔棒、预绞式防护金具;降低导地线平均运行张力;
- 防杆塔损坏:杆塔整体加固、加装杆塔防风拉线,必要时更换杆塔。
7. 架空输电线路防冰害
(1)覆冰类型:雨凇、雾凇、混合凇。
(2)覆冰危害:
- 过载荷:导地线覆冰重量超过设计值,导致弧垂增大、距离不足闪络,严重时引发倒塔、断线;
- 冰闪:绝缘子伞裙被冰凌桥接,引发沿面闪络,电弧烧伤绝缘子导致绝缘强度下降;
- 覆冰舞动:不均匀覆冰后在风作用下产生低频大振幅舞动,引发闪络、螺栓松动、导线断股;
- 脱冰跳跃:不均匀或不同期脱冰导致导线剧烈跳跃,引发导线对地、导地线间闪络。
(3)架空输电线路防冰害措施:
- 规划设计阶段(避、抗、改):
- 避:线路规划尽量避开山区迎风坡、高海拔等易覆冰地段;
- 抗:提高线路设计覆冰厚度标准,选用抗冰能力强的杆塔、大截面导线;
- 改:对已建线路薄弱环节进行改造,加装相间间隔棒等;
- 绘制电网冰区分布图,按冰厚分级进行差异化设计;
- 覆冰预测预警:国网覆冰智能预测预警中心;
- 观冰与在线监测:部署覆冰在线监测装置,结合人工观冰,实时掌握线路覆冰厚度、发展趋势;
- 融冰与除冰技术:
- 直流融冰:应用焦耳发热原理,通过直流短路回路使导地线发热融冰,分为固定式和移动式融冰装备;
- 机械除冰:包括"无人机+绝缘棒"除冰、机械振动除冰、"无人机+破冰机器人"除冰等。
8. 架空输电线路防污闪
(1)污闪定义:电气设备绝缘表面附着固体、液体或气体导电物质,在雾、露、毛毛雨或融冰(雪)等气象条件下,污层受潮电导增大,泄漏电流增加,在运行电压下产生局部电弧并发展为沿面闪络的现象。
(2)污闪特点:以绝缘子污闪居多;潮湿天气下多点同时发生;重合闸不易成功,易造成永久性接地事故。
(3)污闪完整过程:积污 → 污层湿润 → 产生局部电弧 → 闪络。
(4)污闪关键影响因素(污闪电压越低,越容易发生污闪):
- 表面等值盐密(ESDD):绝缘子单位绝缘表面上的等值附盐量,以绝缘子表面每附着的污秽物中导电物质的含量所相当的 NaCl 的量除以表面积,盐密越大,污闪电压越低;
- 灰密(NSDD):绝缘子单位绝缘表面上清洗的非可水溶(或不溶于水的)残留物总量除以表面积,灰密越大,污闪电压越低;
- 污秽分布:同等污秽度下,分布越均匀,污闪电压越低;
- 海拔气压:海拔升高、气压降低,污闪电压下降;
- 污层湿润:雾、露、毛毛雨、融冰(雪)最易引发污闪,大雨会冲刷污秽反而降低风险。
(5)污闪隐患排查与检测:
- 日常巡视排查:检查绝缘子自爆、裂纹、破损、闪络痕迹,复合绝缘子老化龟裂、脱胶,以及线路周边污染源变化;
- 定期试验检测;
- 特殊排查:雾、霾、雨、雪等恶劣天气及保电、大负荷时段开展专项排查;
- 专业检测方法:火花间隙法、脉冲电流法、红外成像法、零值绝缘子带电检测机器人。
(6)架空输电线路防污闪措施:
- 提高外绝缘配置:根据污区等级增加绝缘子片数;
- 更换防污型绝缘子:更换伞型、复合绝缘子、瓷(玻璃)复合绝缘子;
- 加装辅助伞裙:采用硅橡胶增爬裙,增加爬电距离,阻断冰桥通道;
- 绝缘子清洁维护:停电清扫,带电水清洗(包括人工带电水冲洗和直升机带电水冲洗等);
- 喷涂防污闪涂料:喷涂 RTV/PRTV 常温硫化硅橡胶涂料;
- 运行管控:极端污闪风险天气下,直流线路可采取降压运行措施,交流线路一般很少降压运行,必要时可以适当降低,但防污闪效果有限。
(二)输电线路检修项目认知课程
1. 导轨自锁器
导轨自锁器是附着在刚性或柔性导轨上,可随使用者的移动沿导轨滑动,因坠落动作引发制动的装置,分为刚性导轨自锁器和柔性导轨自锁器。
2. 速差自控器
速差自控器是安装在高处牢固的锚固点上,装有可伸缩长度的绳(带、钢丝绳),串联在系带和挂点之间,在坠落发生时因速度变化引发制动作用的装置。
3. 架空输电线路的设备标识(Q/GDW 11451—2016《架空输电线路标识及安装规范》)
设备标识主要包括杆号标识、相序标识、极性标识、色标标识等:
- 杆号标识:用以标明架空输电线路名称、电压等级和杆塔编号等信息的标识;
- 相序标识:用以标明交流线路不同相别的标识;
- 极性标识:用以标明直流线路不同极性的标识;
- 线路色标:使用不同颜色实现对同塔双(多)回线路区分的标识。
4. 双重称号
线路名称和位置称号。位置称号指上线、中线或下线和面向线路杆塔号增加方向的左线或右线。
5. 高处作业
凡在坠落高度基准面 **2m 以上(含 2m)**有可能坠落的高处进行的作业均称为高处作业。
6. Q/GDW 1799.2-2013《电力安全工作规程 线路部分》中部分保证安全的措施
(1)在电力线路上工作,保证安全的组织措施包括现场勘察制度、工作票制度、工作许可制度、工作监护制度、工作间断制度以及工作终结和恢复送电制度;保证安全的技术措施包括停电、验电、接地、使用个人保安线,以及悬挂标示牌和装设遮栏(围栏)。
(2)工作票签发人需承担相应安全责任,具体为:确认工作的必要性和安全性,核查工作票上所填安全措施是否正确完备,同时确保所派工作负责人和工作班人员适当且充足。
(3)工作负责人(监护人)的安全责任涵盖多个方面:需正确安全地组织工作,负责检查工作票所列安全措施是否正确完备、是否符合现场实际条件,必要时予以补充;工作前要对工作班成员进行危险点告知,交待安全措施和技术措施,并确认每一个工作班成员都已知晓;严格执行工作票所列安全措施,督促、监护工作班成员遵守相关规定,正确使用劳动防护用品并执行现场安全措施,同时关注工作班成员的精神状态是否良好,人员变动是否合适。
(4)工作许可人的安全责任包括:审查工作的必要性,确认线路停、送电和许可工作的命令是否正确,以及许可的接地等安全措施是否正确完备。
(5)专责监护人需明确被监护人员和监护范围,工作前对被监护人员交待安全措施、告知危险点和安全注意事项,全程监督被监护人员遵守相关规定和现场安全措施,及时纠正不安全行为。
(6)工作班成员应熟悉工作内容、工作流程,掌握安全措施,明确工作中的危险点并履行确认手续;严格遵守安全规章制度、技术规程和劳动纪律,对自己在工作中的行为负责,互相关心工作安全,同时监督相关规定的执行和现场安全措施的实施,正确使用安全工器具和劳动防护用品。
(7)许可开始工作的命令应通知工作负责人,通知方法可采用当面通知、电话下达或派人送达这三种方式。
(8)专责监护人不准兼做其他工作,若临时离开,需通知被监护人员停止工作或离开工作现场,待其回来后方可恢复工作;若必须长时间离开工作现场,应由工作负责人变更专责监护人,履行变更手续,并告知全体被监护人员。
(9)工作期间,工作负责人若因故暂时离开工作现场,应指定能胜任的人员临时代替,离开前需将工作现场情况交待清楚,并告知工作班成员;原工作负责人返回工作现场时,也应履行同样的交接手续。若工作负责人必须长时间离开工作现场,应由原工作票签发人变更工作负责人,履行变更手续,并告知全体作业人员及工作许可人,原、现工作负责人需做好必要的交接工作。
(10)在工作中遇雷、雨、大风或其他任何威胁到作业人员安全的情况时,工作负责人或专责监护人可根据实际情况,临时停止工作。
7. 登杆塔前的核对要求
作业人员登杆塔前应核对停电检修线路的识别标记和双重名称无误后,方可攀登。登杆塔至横担处时,应再次核对停电线路的识别标记与双重称号,确实无误后方可进入停电线路侧横担。
8. 攀登杆塔作业的安全保护
作业人员攀登杆塔、杆塔上转位及杆塔上作业时,手扶的构件应牢固,不准失去安全保护,并防止安全带从杆顶脱出或被锋利物损坏。
9. 上横担进行工作前的检查
上横担进行工作前,应检查横担连接是否牢固和腐蚀情况,检查时安全带(绳)应系在主杆或牢固的构件上。
10. 杆塔上作业的下方防护
在杆塔上作业,工作点下方应按坠落半径设围栏或其他保护措施。
11. 在相分裂导线上工作的要求
在相分裂导线上工作时,安全带、绳应挂在同一根子导线上,后备保护绳应挂在整组相导线上。
12. 杆塔作业完毕后的要求
杆塔作业完毕后,施工人员应检查各项工作的完成情况,不得将施工机具或随身工具遗留在现场、杆塔或构件上。
13. 输电线路检修标准化作业流程
- 前期准备:提前办理签发工作票,准备工器具并确认其周期预防性及检查性试验合格,开展现场勘查核对线路信息与设备状态;
- 班前会:现场宣读工作票,交代工作任务、安全措施、技术措施及危险点,明确作业分工,作业人员履行签字确认手续;
- 作业实施:规范穿戴个人防护装备,开展安全工器具冲击试验,按标准流程完成具体检修作业;
- 现场清理:检查作业质量,清理现场遗留物,回收并清点所有工器具;
- 班后会与终结退场:工作负责人全面检查工作完成情况,确认无安全隐患后履行工作终结手续,组织人员撤离现场。
14. 安全带、安全绳使用前的检查
安全带、安全绳在使用前应进行外观检查、试验标签检查和冲击试验。
15. 安全带的试验周期
在 Q/GDW 1799.2-2013《国家电网有限公司电力安全工作规程(线路部分)》的登高工器具试验标准表中规定,安全带的试验周期为 1 年。
16. 安全带冲击试验要求
调节安全带围杆绳和后备保护绳至合适长度并高挂低用,前后脚弓步站立,靠体重向后做不少于 3 次冲击试验,检查各部件无变形、断裂等损伤。
(三)输电线路带电作业认知课程
1. 典型触电类型及特征
- 单相触电:人体接触一根相线(火线)、另一侧接触大地或者零线时,电流会经人体到大地或零线形成回路;
- 两相触电/异相触电:人体同时触及两根相线,电流直接从一根相线经人体流至另一根相线。电压高,触电后电流极大,对人体伤害极为严重,往往瞬间致命;
- 跨步电压触电:当电气设备发生接地故障,接地电流在大地扩散,在以接地点为圆心的向外扩散,在不同半径圆周上会形成电位差。人双脚跨开时,两脚间承受跨步电压,导致触电。
2. 电流对人体的影响
- 交流:感知电流 、超过 ,触电者不容易自行脱离;
- 直流:感知电流 、超过 ,触电者不容易自行脱离;
- 人体电阻约 ,通常把人体看成良导体;
- 人体各部位电阻,认为电阻血液最小,表皮角质层电阻最大;
- 人体对工频稳态电流的生理反应("触电")按其严重程度可以分为 5 级:感知、震惊、摆脱、呼吸痉挛、心室纤维性颤动。男女性这五种生理反应的数值分别为(单位:毫安,mA):
| 生理反应 | 感知 | 震惊 | 摆脱 | 呼吸痉挛 | 心室纤维性颤动 |
|---|---|---|---|---|---|
| 男性 | 1.1 | 3.2 | 16 | 23 | 100 |
| 女性 | 0.8 | 2.2 | 10.5 | 15 | 100 |
3. 带电作业的定义、特点及意义
(1)定义:
- 带电作业是一种不停电的检修作业;
- 带电作业是一种特殊的作业方式;
- 带电作业是对高压电器设备及设施进行维护检修的作业。
(2)特点:作业环境复杂,面临高电场、强电磁干扰;技术要求高,需精准操作特殊工具;安全风险大。
(3)意义:
- 提高了供电可靠性:避免停电检修而造成少送电量;
- 加强了检修计划性:带电作业能比停电作业更及时地消除设备缺陷,采用带电检修方法后,可以保持系统的运行方式不变,随时对设备进行检修,保证了电网的安全运行,从而提高了检修的计划性;
- 降低设备及人身事故:与停电作业相比,大大降低了误登杆塔、误入带电间隔、误操作以及因反复停电、验电、挂接地线等手续而造成的设备及人身事故;
- 节约建设投资:对于非重要联络线或一般用户来讲,可以不考虑架设双回路线路。所以,节约了基建投资,又简化了设备。
4. 带电作业应满足的技术条件及详细内容
- 流经人体的电流不超过人体感知水平 ;
- 人体体表场强至少不超过人的感知水平 ;
- 人体与带电体(接地体)保持足够的安全距离。
5. 屏蔽服的原理、作用、分类及对阻值的要求
(1)原理:法拉第笼原理。
(2)作用:
- 屏蔽作用:大大减弱人体表面电场强度;
- 均压作用:屏蔽服的衣、裤、帽、鞋必须可靠的连成一体,人穿上屏蔽服后,人体各个部位的电位也相同,起到均压作用;
- 分流作用:等电位作业时,电位转移的过程中,放电过程产生高频的暂态电流。这些电流都靠屏蔽服加以分流,使真正流过人体的电流很小,消除不良感觉和伤害。
(3)屏蔽服分类:
- I 型:分体式、无面罩、屏蔽效率 ,多用于高压、超高压电压等级;
- II 型:连体式、有面罩、屏蔽效率 ,多用于特高压电压等级;
- 连体式屏蔽服的屏蔽效果好于分体式。
(4)屏蔽服电阻:
- 屏蔽服衣裤任意两端点之间的电阻值均不准大于 ;
- 单体(袜子、上衣、裤子、手套)不准大于 ;
- 导电鞋电阻不准大于 。
6. 带电作业的发展历史
1954 年 5 月 12 日为中国带电作业的创始日。
7. 输电线路带电作业的流程
- 现场勘察:确定工作地点、明确工作任务、预估工作时间、做好勘察记录;
- 作业方案:制定作业方法、明确作业人员(工作负责人、专责监护人、工作人员等);
- 工器具准备:金属工具、绝缘工具、检测工具、运输工具、个人防护用品;
- 工作许可:班前会、班后会、带电作业工作票。
8. 常见的带电作业工器具、个人防护工器具、检测工具及使用方法
- 金属工具:闭式卡、耐张横担卡、耐张 Y 型卡,液压丝杠等;
- 绝缘工具:绝缘吊杆、滑车、脱瓶架、绝缘绳、绝缘软梯等(绝缘工具在使用前应检查其外观和绝缘性能);
- 个人防护工器具:防高坠(安全带、防坠器、安全保护绳等)、防触电(屏蔽服、电位转移棒等);
- 检测工具:多功能风速仪、绝缘电阻表、万用表等。万用表检测屏蔽服阻值;多功能风速仪检测现场风速、温度、湿度等指标;绝缘电阻表检测安全保护绳阻值等;同时在现场作业时还要对安全带、防坠器等进行冲击试验。在大风(风速 > 5 级)、雷雨等天气时禁止进行带电作业。
9. 交直流线路典型的带电作业项目
- 交流输电线路带电作业:带电更换直线塔 I 型复合绝缘子、带电更换直线塔单 V 型复合绝缘子等;
- 直流输电线路带电作业:带电更换直线塔单 V 型复合绝缘子、带电更换耐张塔导线侧 1~3 片绝缘子等。
10. 带电作业的不同划分方式
(1)划分方式一:根据作业人员与带电体的位置分为间接作业与直接作业两种方式。
- 间接作业:是作业人员不直接接触带电体,保持一定的安全距离,利用绝缘工具操作高压带电部件的作业。从操作方法来看,地电位作业、中间电位作业、带电水冲洗和带电气吹清扫绝缘子等都属于间接作业。间接作业也称为距离作业;
- 直接作业:是作业人员直接接触带电体进行的作业,在输电线路带电作业中,直接作业也称为等电位作业,在国外也称为徒手作业或自由作业。是作业人员穿戴全套屏蔽防护用具,借助绝缘工具进入带电体,人体与带电设备处于同一电位的作业。
(2)划分方式二:按作业人员本身的电位划分:地电位、中间电位、等电位。
(3)等电位作业:
- 人体不同时接触有电位差的物体时,人体中没有电流通过。等电位作业人员全身是同一电位;
- 在实现人体与带电体等电位的过程中,将发生较大的暂态电容放电电流。需要穿戴全套屏蔽用具,实施安全防护,进入等电位和脱离等电位都应动作迅速;
- 借助绝缘工具进入高电位时,绝缘工具应性能良好且满足有效绝缘长度要求;
- 安全距离:带电作业时组合间隙需要满足要求。
11. 作业人员三种带电作业电位的电位关系
- 地电位作业,人体与带电体的关系:大地(杆塔)—人—绝缘工具—带电体;
- 中间电位作业,人体与带电体的关系:大地(杆塔)—绝缘体—人体—绝缘工具—带电体;
- 等电位作业中,人体与带电体的关系:大地(杆塔)—绝缘体—带电体(人体)。
12. 常见的进电场方式
软梯法、硬梯法、吊篮法(荡入法)、跨二短三法、无人机+小飞人法。
13. 输电线路带电作业新技术及应用情况
- 利用无人机辅助带电作业:用于前期巡检、投送小型工具、无人机带电检测,凭借灵活机动性,快速定位,山区、跨江跨河等难抵达区域效果显著,正逐步普及推广;
- 利用线路 3D 点云模型进行距离、弧垂等数据的测算;
- 利用"耐张塔引流线攀爬脚镫"更方便走引流线;
- 机器人带电作业:机器人更换防振锤、机器人更换单片绝缘子、机器人紧固螺栓、巡线机器人等;
- 直升机带电作业等。
(四)输电线路智能运检认知课程
1. 国网设备部战略实践
国网设备部践行公司创新驱动发展和数字化转型战略,持续推进"大云物移智链"等新技术与电网业务深度融合。
2. 特高压输电线路供电任务逐年加重
特高压输电线路具有输送容量大、线路损耗低、送电距离长等特点。
3. 线路杆塔高度不断增加
随着输电线路电压等级的不断提高,杆塔的高度也随之不断增加,特高压杆塔的平均高度已经超过 100m。
4. 交叉跨越线路不断增加
- 交叉跨越:输电线路从被跨越物一侧跨越到另一侧线路的情况;
- 输电线路"三跨"定义:指跨越高速铁路、高速公路和重要输电通道的架空输电线路区段。
5. 人工巡检对比无人机巡检
- 人工巡检:安全风险较大、效率偏低、质量不高;
- 无人机巡检:安全风险较小、效率高、质量高。
6. 输电专业提出的运检新模式建设(2019 年与 2025 年版)
- 2019 年,输电专业提出"立体巡检+集中监控"运检模式建设;
- 2025 年输电专业提出,建立健全管理制度标准,提升班组核心业务能力,推动智能装备和数智技术深度服务运检业务,构建设备状态"立体巡检"全域感知、"集中监控"高效管理、"内外协同"精准管控的新一代输电设备运维模式。
7. 开展输电线路智能运检的原因
- 输电线路规模的快速发展;
- 特高压输电线路供电任务逐年加重;
- 线路杆塔高度不断增加;
- 交叉跨越线路不断增加;
- 线路通道环境日益复杂;
- 传统输电线路运检安全风险较大、效率偏低、质量不高。
8. 智能运检总体模式
输电专业践行国网公司创新驱动发展和数字化转型战略,促进"大云物移智链"等新技术与电网业务深度融合。构建以无人机自主巡检+通道可视化为主,移动巡检、直升机航巡、卫星遥感为辅,人工智能图像识别为支撑的"立体巡检+集中监控"运检新模式。持续扩大移动巡检应用建设。推进可视化装置与移动终端互联互通,实现运维人员、输电设备、智能装备的智能互动及多个生产场景的人机协同作业。
9. 无人机巡检
(1)无人机分类分级:
- 空机重量是指包含燃料容器和电池等固体装置,但不包含载荷和燃料的无人机重量;
- 起飞全重,又称最大起飞重量,是指因设计或运行限制,无人机能够起飞时所容许的最大重量;
- 实际运行中,III、IV、XI 类分类有交叉时,按照较高要求的一类分类。
| 分类 | 名称 | 空机重量 W(千克) | 起飞全重(千克) |
|---|---|---|---|
| I | 微型 | 0 < W ≤ 0.25 | — |
| II | 轻型 | 0.25 < W ≤ 4 | 1.5 < W ≤ 7 |
| III | 小型 | 4 < W ≤ 15 | 7 < W ≤ 25 |
| IV | 中型 | 15 < W ≤ 116 | 25 < W ≤ 150 |
| V | 植保类无人机 | — | — |
| XI | 大型 | 116 < W ≤ 5700 | 150 < W ≤ 5700 |
| XII | 大型 | W > 5700 | — |
(2)空域管理:
- 目前我国民用遥控驾驶航空器系统使用的空域分为管制空域和适飞空域;管制空域范围以外的空域为微型、轻型、小型无人驾驶航空器的适飞空域;
- 管制空域是真高 120 米以上空域,空中禁区、空中限制区以及周边空域,军用航空超低空飞行空域等;
- 适飞空域飞行,高度 ≤120m,无需申请空域报批;高度 >120m 或在管制空域飞行,需在 UOM 平台(民用无人驾驶航空器一体化综合监管服务平台)提前一日的 12:00 前申请空域报批。规划飞行路线,避开禁飞区、限飞区,远离所有人机航线。夜间飞行需额外报备,全程开灯光+实时定位。
(3)执照管理:主要分为视距内驾驶员、超视距驾驶员和教员三个等级。
(4)多旋翼无人机巡检作业流程:空域管理 → 计划制定 → 任务制定 → 任务派发 → 巡检作业 → 安全监控 → 数据回传 → 数据分析 → 缺陷流转。
(5)固定翼无人机:固定翼无人机续航长、速度快,主要用来完成快速巡检:不间断防山火巡视;灾后普查:应急特巡、夜航作业;施工验收:线路基建过程监察与验收等。
(6)多旋翼无人机:多旋翼无人机价格便宜、操作简单、受地形限制小,主要用来完成线路精细巡检、红外测温、激光雷达扫描、辅助检修等任务。
(7)模式对比:
- 手动模式:人员携带无人机到达作业现场,手动操控无人机开展作业;
- 半自动模式:人员携带无人机到达作业现场,无人机根据事先规划的航线文件自主巡检;
- 全自动模式:人员无需到达现场,远程操控无人机开展作业。
(8)手动模式应用:多旋翼无人机手动模式可以用来完成线路红外测温、激光雷达扫描等任务。
(9)手动模式到自主巡检转变:利用输电线路高精度三维激光点云数据,按无人机巡检飞行距离、标准拍照顺序生成自主巡检航线,自动校核安全性后存入标准航线库。无人机通过生成的航线实现自主巡检。
(10)自主巡检(半自动):目前已经可以利用无人机开展自主巡检:
- 通过扫描建立线路模型,在电脑上提前规划好航线,选择好要拍摄的位置;
- 人员携带无人机到达作业现场,根据规划的航线由无人机自主巡检,自主对线路进行可见光拍摄,传回拍摄的照片;
- 作业人员筛选照片,及时发现线路缺陷。
(11)基于机场平台巡检(全自动):利用固定及移动机巢,实现无人机远程控制、现场就近自主起降、自动换电换挂载、多机协同巡检,建立"输变配"无人机装备跨专业资源共享、跨班组业务协作机制,打造网格化部署、协同化作业、规模化应用、一体化管理的无人机自主巡检示范区,实现资源利用最优化,效能提升最大化。
10. 直升机巡检
直升机可以搭载各类专用工器具,开展物资吊运、绞车人员运输、电网检修等多种巡检作业;具有不受地形、气候影响,作业范围广、速度快,作业设备性能高,成果好等优点,在全面巡检、快速作业、应急响应上可以对人工和无人机巡检进行有效补充。包括:(1)直升机线路巡视;(2)直升机激光雷达扫描;(3)直升机物资运输作业;(4)直升机带电作业。
11. 卫星遥感+电力北斗
卫星遥感巡视:针对输电线路覆冰舞动、风偏、山火、外力破坏易发区段和重要交叉跨越等特殊区段,建立"卫星遥感+输电通道可视化+人工巡查"的立体化巡护模式,大大提高了巡查的效率。
北斗技术应用:对于部分位于无人区、无信号区的输电线路,利用北斗短报文服务在偏远无人地区开展了数据采集回传,结合多种技术实现了可视化状态监测预警,提高了无人区线路运维水平。
- 卫星观测的特点:卫星观测具有更新周期短、覆盖面广、受环境条件限制少、获取的信息量大的优势;
- 遥感卫星从观测对象分类:一是对地观测遥感卫星,二是气象卫星;
- 卫星遥感应用方向:①通道巡视;②电网防灾减灾:卫星遥感重点用于灾前普查及预防、灾中应急监测跟踪和灾后电网受损评估三个方向;
- 电力北斗-高精度定位应用:通过地球同步轨道卫星播发链路向用户广播定位修正数据,实现无信号区域下高精度定位,摆脱对 4G/5G 等传统通信网络的依赖实现无人机自主巡航;
- 电力北斗-在线监测装置:通过输电线路安装的导线舞动监测、微气象监测、杆塔倾斜监测、导线测温、视频图像监控等多种在线监测设备,实时查看线路、通道现场情况并获取相关监测数据,可有效降低输电线路的运行维护成本;
- 卫星遥感+电力北斗-灾害监测预警:国网公司 2017 年成立覆冰、山火、雷电、舞动、台风、地质灾害六大监(预)测预警中心。
12. 集中监控
- 可视化监控:开展通道内机械、烟火、异物、鸟害等隐患的实时监控及智能识别,实现线路通道现场人力巡检向后台集中监控转变;
- 在线监测装置-地面沉降探测系统:针对采空区运行杆塔,通过高精度及普适型地质灾害监测终端的应用推广,基于前/后端高精度解算及已有北斗基准站,实现杆塔周围边坡缓变位移数据的长期监测;
- 在线监测装置-舞动监测装置:将我国自主研发的北斗卫星定位技术用于输电线路舞动监测,可第一时间发现舞动,锁定舞动位置,发送告警信息,实现"舞动早知道";
- 在线监测装置-覆冰检测装置:装置直接安装在输电线路导线上,电源采用高效交流感应取电技术,通过装置上摄像头直接观测覆冰;
- 在线监测装置-接地装置泄流监测装置:该技术能有效监测铁塔接地引线泄流状况,能够通过后台数据在线实时监控接地电阻值的变化,同时对各种类型放电泄流事件进行精确定位并判断是否为接地故障,可准确检测到是否有导致跳闸的雷击泄流事件。
13. 数字孪生
- 全寿命周期数字管理:基于输电线路精细化模型,依托历史运行、运维检修、故障跳闸等信息,建立全寿命周期数字档案,实现输电线路全时间维度数据溯源;通过动态接入线路运行、监测感知等数据,实现输电线路风偏、覆冰等工况实时仿真计算,准确模拟输电线路运行状态;
- 防灾减灾:通过环境、气象数据驱动与动态仿真,实现"基于预测数据的事前预警、基于监测数据的事中感知、基于灾害后报的事后评估",实现台风、地灾、冰灾、舞动、雷害、外破等外部灾害孪生分析,制定抢修方案,辅助应急决策;
- 作业风险管控:通过对电网输电作业范围风险点分析结果,自动对线路防误登、防误入带电侧、防三跨风险、防范触电、高坠、物体打击等风险点进行分析与标识,保障现场作业安全。
14. 提升无人机巡检应用水平
- 提升无人机巡检应用水平:无人机业务覆盖在电缆隧道检测、X 光探伤等方面的应用;
- 氢能长航时技术:氢燃料电池相比于锂电池的优势:能量密度高 3 倍以上、寿命长、单位航时成本低;
- 人工智能应用:无人机+AI 辅助拍照——依托轻量化处理技术,将平台端复杂神经网络模型轻量化部署至边缘端,依托视觉引导技术,当无人机前端识别到绝缘子、横担等重点目标后,及时进行自适应变焦,自动调节变焦倍数、放大拍摄目标图像;
- 图像压缩技术:采用图像压缩技术在边缘端对巡检图像进行压缩得到高压缩比中间结果,传输完成后在后端利用恢复模型对中间结果进行恢复;
- 图像智能识别技术:样本库建设方面,完成百万级无人机巡检图像缺陷样本库建设,持续提升样本库数量及质量;
- 无人机仿线飞行:"仿线飞行"通过先进的导航与控制算法,使无人机能够模拟输电线路的走向,沿着线路精确飞行,近距离对线路设备进行细致巡视;
- "无人机+"X 光探伤:无人机 X 光探伤,通过视觉定位与激光测距将 X 射线模块精准贴合耐张线夹,自动完成 3 个视角的曝光成像;
- "无人机+"除冰:除冰机器人能够高效清除雨凇、雾凇、雪凇等多种类型的覆冰;
- "无人机+"激光清障装置:无人机激光清障装置通过机载激光器、瞄准系统、激光发射装置、激光器地面站组合应用,利用无人机的灵活机动性,能够快速到达并精准定位异物位置,通过激光进行高效清除;
- "无人机+"绝缘子零值检测装置:单次检测效率较人工提升 80% 以上,操作仅需 1 名地面人员即可完成;
- 无人机辅助检修:在输电线路检修和带电作业方面,可以利用无人机挂设铁塔挂架;还可以利用无人机结合电动升降装置进行带电作业;无人机还可以作为传递工器具的重要工具,减轻作业人员负担。
15. 推进集中监控模式转型升级
- 可视化装置升级:从"前端拍照 → 全部回传 → 后端分析"的传统模式,升级为"前端识别 → 仅回传隐患 → 后端告警";
- 可视化透雾技术:针对性开展雨雪冰冻条件下的可视化透雾成像质量提升与效果优化;
- 升级镜头:提升图像清晰度、夜视效果、校正畸变。同时 AI 识别准确率大幅提升。
16. 深化立体协同巡检应用
构建以无人机自主巡检+通道可视化为主,移动巡检、直升机航巡、卫星遥感为辅,人工智能图像识别为支撑的立体巡检模式。
17. 深化智能辅助作业装备应用
深化北斗定位、激光点云、智能传感等技术融合,加强输电班组北斗单兵作业装备、智能辅助装备等能力建设,实现数字赋能驱动精益检修。