基于PDA的輸電線路無漏巡視方案

胡松,劉亮

(國網浙江桐廬縣供電公司,浙江 杭州 311500)

基于PDA的輸電線路無漏巡視方案

胡松,劉亮

(國網浙江桐廬縣供電公司,浙江 杭州 311500)

保證輸電線路運行狀態的巡視到位率是目前亟需解決的問題。根據輸電線路巡視原理，分析了影響輸電線路巡視效率的原因。根據我國輸電線路巡視管理現狀，以地理信息系統(GIS)為基本平臺，以定位導航技術(GPS)作為技術手段，提出了輸電線路無漏巡視方案，將基于射頻識別技術(RFID)的PDA手持機應用于輸電線路巡視管理系統，有效提高輸電線路巡視工作的到位率。

輸電線路；巡視；到位率；地理信息系統；定位導航技術；手持機；

1 引言

在當前特高壓、大電網的背景下，建立能夠實時反映輸電線路運行狀態的數字化管理系統是建設具有中國特色自主創新電網的迫切要求，對提高輸電線路運行效率、維護輸電線路運行安全都具有重大的意義。為了降低輸電線路的故障發生率，保證輸電線路安全、可靠的運行[1]，需要功能強大的輸電線路巡視管理系統作為支持。

目前，國內外對輸電線路巡視工作的研究，主要集中在線路桿塔的巡視工作上，而對如何防止漏檢、錯檢以至達到無漏巡視目的的相關管理技術系統的研究比較少見。針對電氣設備巡視技術的相關發展，文獻[2-3]提出了巡視技術的發展應更加注重人性化、科技化以及支撐軟件的功能化，為巡視工作的到位率和

可靠性提供保障。由于特高壓輸電線路具有桿塔較高、線路較長和地理環境比較復雜等特點，文獻[4-5]結合實驗提出了在特高壓輸電線路中直升機巡視技術是安全有效可行的。而文獻[6-7]也針對氣候、地形等自然環境的限制導致輸電線路的巡視工作受到極大影響而進行了研究，認為在當今傳統的輸電線路巡視技術的基礎上，設計開發出適用于輸電線路巡視管理的智能系統。

本文針對輸電線路巡視工作的現狀，分析了在當前輸電線路巡視管理方面存在的問題，結合輸電線路巡視領域廣為應用的GPS、PDA等高新技術設計一套基于PDA手持機的輸電線路巡視管理方案，該方案經實際投入運行證實可有效提高輸電線路巡視工作的到位率以及對現場巡視工作進行監控，保證輸電線路安全運行，增強電網的管理水平[8]。

2 輸電線路的巡視

2.1 輸電線路巡視的原則

輸電線路巡視的目的是掌握輸電線路的運行情況和沿線周圍環境的情況，例如架空線路的狀態、線路走廊內的情況、導線及連接器的發熱、絕緣子污穢及裂紋的放點情況等。及時發現設備缺陷和威脅線路安全運行的情況并做詳細記錄，為后續檢修工作提供依據[9]。通過對輸電線路的巡視，及時消除事故隱患以保證電網安全可靠運行，所以輸電線路的巡視工作是電網安全的一個不可忽視的環節。巡視檢查的種類有定期巡視、夜間巡視、故障巡視和直監察巡視等，如表1所示。巡視方法通常是借助人的感官和巡檢儀器按照預先制定的技術標準，定人、定點、定期地對輸電線路進行檢查，應做到定位置、定標準、定人員、定周期、定規程的“五定”原則，按照“五定”原則的管理方法，加強并指導輸電線路的日常巡視工作。

表1 輸電線路巡視種類

2.2 影響線路巡視效率的原因

由于受地理環境因素的制約，輸電線路通常遍布于荒山野外，受到設備狀態、地理條件和交通情況的影響，給輸電線路正常運行帶來了極大的困難，因此按時、準確的到位巡視工作就成為了輸電線路安全運行的基礎保障。就目前存在的現實情況而言，傳統對輸電線路的巡視方式已經暴露出許多的缺陷和不足，包括巡線記錄等技術資料不齊全、沒有科學的巡視制度、巡視引導路線描繪不規范、路線引導方向不明確、巡檢工具的落后以及不正確使用等。同時由于我國是世界上自然災害多的國家，大霧、雷雨、浮冰、污閃等自然情況妨礙對輸電線路的正常巡視，增大了缺陷發現率和判斷準確率的難度；加上當前許多電力企業在輸電線路日常巡視工作上缺乏有效的監督手段，因此不能確保巡視工作按期保質保量的完成，漏檢、錯檢、沒按規定時間巡視等情況時有發生。

3 PDA在輸電線路巡視管理系統的應用

3.1 輸電線路巡視管理系統

目前我國的輸電線路巡視管理系統，除了采用傳統的人工巡視以外，還有采用直升飛機、無人機、智能機器人等高新輸電線路巡視手段。但是這些巡視技術對于我國電力企業來說，不僅成本消耗太高，而且實施困難，不易推廣。同時傳統的輸電線路巡視管理手段是采用紙質記錄巡視情況的方式，隨著我國輸電線路的覆蓋率增長，傳統的人工巡視已經無法滿足輸電線路管理的需要，大量的漏檢、錯檢等情況時有發生，影響輸電線路的安全運行。因此為了對輸電線路的巡視工作進行有效指引和管理并對其到位率進行監督和控制，需要功能強大的巡視管理系統作為技術支持。

輸電線路巡視管理系統分三部分組成，如圖1所示。該系統的系統管理模塊能針對不同的用戶而給予其相應的訪問權限，避免數據或信息泄漏造成電網損失；查詢統計模塊可對輸電線路巡視任務的到位率進行統計監督，并記錄巡視結果；協作模塊可對巡視數據進行管理處理，并上傳至管理系統。

3.2 PDA手持機及其射頻識別技術

PDA手持機即個人數據處理器，集中了數據存儲、電話、傳真、手寫輸入和語音輸入、網絡傳輸等多種功能。近幾年來，輸電線路巡視系管理系統開始利用工業級PDA手持機對線路巡視的到位率進行監控。PDA手持機具有輕便、小巧、低耗能、可移動性強、無線網絡等優點，并且內嵌數據庫可將數據信息存儲在PDA中。工業級PDA具有射頻識別(RFID)技術，其系統通常由標簽、讀寫器和信息處理系統組成，工作原理如圖2所示。

圖1 系統功能構成圖

圖2 RFID應用系統工作原理

RFID技術又稱電子標簽，是一種利用射頻信號自動識別目標對象并獲取相關信息的技術，被廣泛應用各行業的生產管理系統?；赗FID的PDA手持機具有掃描、自動識別和成批多個識別、非接觸識別的特性，保證快速準確尋找目標；并且可通過RFID標簽對物體具有唯一標識的特性，為物體與人的地點定位和跟蹤服務提供一種新的解決方案。RFID定位與跟蹤技術的實現是依據RFID讀寫器與事先安裝在物體上的電子標簽之間的射頻通信的信號強度來測量物品的空間位置[10]。

3.3 PDA在巡視系統中的應用及其巡檢過程

3.3.1 PDA在巡視系統中的應用

由于在巡視過程中無法隨時掌握巡視人員的工作到位情況，并且無法及時掌握輸電線路隱患情況并進行跟蹤管理，因此將PDA手持機與輸電線路巡視管理系統相結合。PDA手持機的GPS定位功能以及信息回傳功能，可有效進行線路巡視工作指揮、巡視過程回放、巡視過程評測等工作，增強了巡視工作的穩定性、可靠性和可控性，提高了巡視任務的到位率，降低了線路事故發生率，增強了巡視工作的質量。移動手持機PDA在輸電線路巡視中的主要用途是對巡檢人員的階段性巡檢路線進行規劃，其工作流程如圖3所示。

PDA結合GPS的輸電線路巡視管理系統，通過在PDA中內嵌GPS系統，能進行現場地圖導航和巡視軌跡圖形化顯示，同時也可作為線路基礎地理數據收集的工具。終端管理系統可制定、修改和刪除巡視計劃，并且可查詢巡視任務到位情況，缺陷處理情況和任務完成情況等。由于巡視過程中工作人員將巡視結果通過PDA手持機直接選擇缺陷信息進行數據記錄，避免了人工填入巡視結果而保證巡檢信息的客觀準確性?；赑DA的輸電線路巡視管理系統采用一個后臺管理系統加多個PDA手持機的總體結構體系，系統的總體架構圖如圖4所示。后臺管理系統采用GIS界面，運行在計算機平臺上，具有各種管理功能，移動手持端采用PDA加GPS模式，可以在一段時間范圍內獨立運行，保存巡視數據。

圖3 PDA工作流程圖

圖4 系統總體構架

3.3.2 基于PDA的輸電線路巡檢過程

輸電線路巡視人員在巡檢之前利用帶有GPS模塊的PDA手持機采集巡視地點的位置信息，并通過GIS軟件將其保存在地理信息系統的數據庫中，然從后管理系統下載巡視任務到手持機上。巡檢時，巡視人員則根據手持機上顯示的電子地圖，利用GPS的定位導航技術快速準確的到達巡視現場記錄巡視到位率情況。集成RFID模塊的PDA手持機能識別當前線路設備或桿塔的位置信息，提示巡視內容，將巡視結果保存在手持機上的移動數據庫中。如果該巡視點存在缺陷，則從手持機的移動數據庫中選擇相應缺陷并生成記錄。巡視結束后，將巡視數據通過通訊技術上傳到后臺管理系統，再通過網絡與系統服務器進行數據同步。通過GIS系統，將上傳的坐標信息在電子地圖上顯示出來，這樣即可通過后臺管理系統對巡視工作人員的位置、工作進度和線路運行情況進行監控，并且管理人員可以通過無線網絡對巡視人員進行實時的指揮和監控[11]，圖5和圖6分別為PDA線路巡視導航界面圖和PDA巡檢任務下載界面圖。

圖5 巡視線路導航界面

圖6 PDA巡檢任務下載界面

3.4 應用PDA巡視存在的困難

基于PDA的輸電線路巡視管理系統統計線路巡視工作的到位率是依靠工作人員持PDA手持機到達巡視現場后，利用RFID射頻識別技術，用電子標簽對待巡視的目標進行標識以確定巡視到位。這種方式需要預先埋設電子標簽，但是由于巡視設備常年處在野外污穢地區，容易使電子標簽損壞而導致無法識別，同時電子標簽的野外壽命較短，而電力企業野外設備較多，造成后期設備更換成本大，并且安裝較為困難，容易在日常設備維護中遭到破壞，因此無法大面積推廣。

GPS定位技術作為PDA手持機的核心功能，發揮著重要的作用。線路工作人員需要依靠PDA手持機的定位導航模塊到達巡視現場開始巡視任務，而巡視地點的坐標是基于GPS定位技術與在PDA中預存的精確地理位置進行比對來實現的，因此在定位方面也存在很多問題。首先是需要巡視點的精確地理坐標，需要預先對所有巡視設備進行高精度GPS測量，而這將帶來大量的人力和設備成本，同時對企業信息系統中的基礎設備數據準確性有嚴格要求；其次GPS測量對環境也有一定要求，當城市內房屋密集或樹林茂密時，在有干擾的環境下獲取GPS定位數據比較困難，需要操作人員在巡視點等待較長時間并不斷改變不同位置才能獲取衛星信號，如果巡視人員對設備的操作失誤則容易對巡視任務到位率產生影響。

4 工程實例

湖北省電力公司、廣西省電力公司等電力企業基本上都采用了PDA手持機結合GPS技術的輸電線路巡視管理系統。該系統適用于電力運行單位的輸電線路巡視管理部門，是針對提高線路巡視質量的服務系統。該系統能較好地完成輸電線路的日常巡視工作，有效地解決了過去無法對輸電線路巡視工作的到位率情況進行檢查、監控的難題，及時掌握輸電線路隱患情況并進行數字化分析管理，明顯提高了線路巡視的到位率，為減少因線路故障而導致的供電可靠性降低提供了切實保障。

以桂林近兩年來使用輸電線路巡視管理系統的實際運行效果為例，該局所管轄的110kV金鐘旺線地處高山區，由于線路處于1700m海拔以上山區，天氣環境相當惡劣，每年的10月至第二年2月都會受到冰災的侵襲，時常造成線路出現故障。2011年末至2012年初，金鐘旺線由于大面積覆冰災害造成導線弧垂與35kV線路電氣距離不足跳閘。由于當時沒有功能強大的輸電線路巡視管理系統可用，因此線路故障巡視人員只能依靠當地村民指路，出現多次走錯路、走回頭路的情況，從而影響到了線路故障點的確定和線路的搶修恢復。經過此次事件，該局開始投入運行基于PDA的輸電線路巡視管理系統。在同年的線路巡視工作中，線路巡視人員使用配有GPS定位導航模塊的PDA手持機，在大霧、強風等自然環境極其惡劣的情況下迅速到達線路巡視現場；通過RFID模塊確認巡視人員附近桿塔的塔形、桿塔號，結合線路現場基于PDA手持機的可控化工作流程，縮短了線路巡視工作時間，提高了巡視管理水平；最后通過PDA手持機的數據信息管理系統，能及時傳送輸電線路的運行情況和設備缺陷信息，將巡視數據記錄存檔并進行圖形化分析后為后續檢修工作提供參考內容。

5 結論

(1)在綜合考慮資金成本和人力資源的情況下，設計了一套基于PDA手持機的輸電線路無漏巡視管理方案，該方案能完善巡視工作的可控性，提高巡視工作的質量。

(2)該方案對巡視任務從接收到完成的各個環節進行監控，對線路工作人員是否按照要求進行線路巡視工作進行監督，檢查統計是否存在漏檢、錯檢等情況，有效提高巡視工作的到位率。

(3)該方案為保證輸電線路安全穩定運行提供了技術支持，不僅可以大幅提升電網對輸電線路及其設備正常運行的管理效率，還可以為后續的運行維護檢修提供參考內容。

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No Omission Inspection of Transmission Lines Based on PDA

HUSong,LIULiang

(Zhejiang Tonglu Power Supply Company of State Grid,Hangzhou 311500,China)

It is an important problem to ensure the inspection place rate of transmission lines.According to the inspection principle of the transmission lines,analyze the reasons to effect the transimssion line inspection effeciency.According to the inspection management situation of the transmission lines,taking geographic information system as basic foundation and global positioning system as technological means,propose no omission inspection of transmission lines to apply personal digital assistant based on radio frequency inentification technology to the transimission line inspection management system.It can effectinely increase the place rate of the transmission line inspection work.

transmission line;inspection;place rate;GIS;GPS;PDA

1004-289X(2014)02-0085-05

TM72

B

2013-11-12