使用无人机对变电站作立体巡视的方法与流程

本发明涉及一种巡视变电站的方法，属于电力系统领域。

背景技术

近些年来，随着电力行业对安全生产的要求不断提高，无人机与导航技术、通信技术的发展成熟，无人机在电力系统内的应用愈来愈多。国内外许多企业也在尝试将无人机作为一种辅助手段，开展电力系统的建设及运维工作。目前，无人机在电力系统运维方面的应用主要依靠搭载相关光学设备，对设备开展巡视工作，监测设备运行状态，以便及时发现设备缺陷隐患。

目前在我国变电站巡视这一领域，只有通过变电站值班员观察来完成，其巡视的方法和视角都受到了很大限制，高大的设备有很多视觉盲区无法观察到，容易留下隐患，对电力生产的安全稳定运行不利，如果没能及时处理可能会造成严重后果。

但在历次停电检修中，运检人员发现避雷器接线板、slg铜铝过渡设备线夹易出现断裂现象；高压电抗器、主变压器大盖上方易出现渗油现象；在红外特巡中发现龙门架进线处易发生发热现象。这些缺陷隐患出现位置均为运检人员巡视的视野死角，“人巡”模式在非停电条件下均难以发现，给电网系统的安全运行留下了重大隐患。

在不停电情况下常规变电站的巡视采用以下方法：

1.依照固定的巡视路线和巡视时间，两人一组，对设备进行常规的例行巡视。

2.有时候会进行夜巡，利用夜间寂静和光亮度低等特点，更容易听到放电声音，更好的发现放电位置，以便于缺陷消除处理。

在停电的情况下如有检修任务，通常由检修人员直接攀登到检修位置进行检修，由于预先不知道故障位置和相关情况，检修过程存在困难和危险。

无人机具有成本较低、易于携带、操作简便等优点。但是目前变电站内设备分布较为密集，电磁场强度较高，飞控系统易受到电磁干扰。除此之外，无人机在变电站内的飞行还受到诸多因素影响，若无人机在飞行过程中失控坠落砸伤设备，甚至可能危及电网运行安全。

技术实现要素：

本发明目的是为了解决现有采用人工对变电站进行巡视盲点多、视觉定位不准确的问题，提供了一种使用无人机对变电站作立体巡视的方法。

本发明所述使用无人机对变电站作立体巡视的方法，采用无人机对变电站内的一次设备进行带电巡视和不带电巡视；

带电巡视为在带电状态下巡视变电站内一次设备场地内相关设备、室内不带裸露母线的设备罐体、变电站周边地形地貌和查看有无漂浮物；

不带电巡视为在停电检修状态下采用无人机对设备的顶部进行近距离观测，确定故障点和缺陷点。

本发明的优点：用无人机对停电设备进行观测，能够更好的确定故障位置和相关情况，对合理制定检修计划有积极作用。

1、解决现有技术中人工对变电站巡视存在视角单一的问题，能够全方位立体化地对一次设备进行巡视，更好的掌握设备健康状况。

2、能够更好的对设备巡视进行记录，巡视过程中利用飞行器携带相机拍取设备重要位置的相关照片和视频，对关键照片和视频信息进行保存，能够对设备的外部变化做常态化对比监测，监测其变化趋势，预防事故的发生。

3、可以使用无人机结合手持式红外测温仪联合作业，判别故障点的具体位置，掌握故障点的危急程度，为电网运行调度提供相关信息和依据。

附图说明

图1是本发明所述使用无人机对变电站作立体巡视的方法的原理图；

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式所述使用无人机对变电站作立体巡视的方法，采用无人机对变电站内的一次设备进行带电巡视和不带电巡视；

带电巡视为在带电状态下巡视变电站内一次设备场地内相关设备、室内不带裸露母线的设备罐体、变电站周边地形地貌和查看有无漂浮物；

不带电巡视为在停电检修状态下采用无人机对设备的顶部进行近距离观测，确定故障点和缺陷点。

具体实施方式二：本实施方式对实施方式一作进一步说明，带电巡视包括500kv变电站的巡视、220kv变电站的巡视和66kv变电站的巡视。

本实施方式中，500kv、220kv、66kv等变电站多为带电的状态，利用无人机巡视设备的时候多半是在带电状态下。

具体实施方式三：本实施方式对实施方式一作进一步说明，巡视的具体过程为：

步骤1、选定巡视对象，确定为单独设备巡视或全面立体巡视，确定飞行目的；

步骤2、判断巡视对象是否带电，巡视对象带电则为带电巡视，巡视对象不带电则为停电巡视；

步骤3、根据步骤1和步骤2获取的结果制定飞行巡视计划；

步骤4、在5m×5m×5m的立体开阔区试验无人机是否飞行正常，如果是则执行步骤5，如果否则对无人机进行检修，然后执行步骤4；

步骤5、根据巡视对象设定无人机限飞高度；

步骤6、设置无人机与巡视对象的最小安全距离；

步骤7、无人机在限飞高度内保持与巡视对象的最小安全距离对巡视对象进行无人机勘察；

步骤8、判断飞行过程中是否受到电磁干扰，导致无人机有失控趋势或图传不稳定，如果是则停止无人机飞行，收回无人机，如果否则执行步骤9；

步骤9、无人机获取照片和视频数据；

步骤10、收回无人机，记录无人机的飞行时刻、飞行总时间和剩余电量；

步骤11、对步骤9获取的照片和视频数据进行存档，完成对巡视对象的巡视。

本实施方式中，无论巡视对象是否带电，无人机都应与巡视对象保持最小安全距离，确保飞行器不会被放电击穿而失控，进而导致更严重的后果。

本实施方式中，参照《国家电网公司电力安全工作规程》，禁止无人机在母线相间进行穿越飞行。

具体实施方式四：本实施方式对实施方式三作进一步说明，步骤1所述的巡视目的包括特殊巡视、日常巡视和组合仪器巡视。

具体实施方式五：本实施方式对实施方式三作进一步说明，步骤3所述巡视计划包括是否携带测温仪器和探伤仪器，如果是则在无人机上安装仪器。

具体实施方式六：本实施方式对实施方式三作进一步说明，该巡视方法还包括判断飞行环境是否适宜：温度在0℃-40℃范围内，湿度在无人机允许值内，飞行位置在下风口，风力级数在3级以下，风速小于10m/s，非雾、雪天气。

具体实施方式七：本实施方式对实施方式三作进一步说明，该巡视方法还包括对无人机进行定期保养。

具体实施方式八：本实施方式对实施方式三作进一步说明，该巡视方法还包括对无人机的飞控系统进行屏蔽设置。

本实施方式中，屏蔽设置是为了防止变电站的强电磁干扰。

具体实施方式九：本实施方式对实施方式三作进一步说明，无人机的飞行速度小于0.25m/s。

具体实施方式十：本实施方式对实施方式三作进一步说明，无人机的飞行时间小于10分钟。

本发明中，无人机要在视距内飞行，飞行时应当使用gps模式飞行，如果使用姿态模式将或导致飞行器轻微失控，起飞后发现飞行器不稳定，务必取消巡视计划。

本发明中，在巡视对象运行时，即设备带电时，不安排特训计划。

本发明中，在巡视对象带电时，对四周带电设备的立体方位距离大于5m。

本发明中，无人机必须由熟练掌握飞行技术的值班员飞行，无论变电站是否停电，都必须两人一组，禁止单人飞行。其中有一人担任主飞手(负责掌控飞行器)，一方担任副飞手(时刻监测飞行器的位置，或是否小于与主设备的安全距离，此外，还要监测主飞手的精神状况)。

本发明中，无人机飞行过程中，实时监测飞行器姿态球及飞行器状态，确保其与遥控器信号的可靠链接。

本发明中，禁止在有裸露带电体(如母线排)的室内观测飞行。

本发明中，在观察疑似故障点时，无人机准确后，拉近云台镜头进行观测。

本发明中，无人机在指定的起飞地点起飞，在指定的降落地点降落。

采用本发明所述的使用无人机对变电站作立体巡视的方法，在电力变电站的巡视方面将产生质的飞跃。

在台风、雷雨、大风等恶劣天气前后，站内运检人员均会对全站设备设施及站外周围环境开展特殊巡视。在恶劣天气来临前，根据以往统计，以运检人员常规巡视的方式开展全站设备特殊巡视、站内设施特殊巡视、站外环境特殊巡视这三项工作，耗时较长、工作强度大、效率较低。特别是对站内设施的巡视和站外环境巡视，需要运检人员对全站进行仔细检查，耗时较长。利用无人机飞行速度快、高度高、视野广的特点，则可以快速对站内设施、站外环境、站外护坡及排水沟、变电站周边是否有漂浮物等进行快速巡视，极大地提高了站内设施和站外环境巡视两项工作的效率。运检人员有更多时间开展设备特巡工作，在恶劣天气来临前做好防风防汛准备工作，保障设备安全运行。在恶劣天气过去后，可以采用无人机对站内重点设备设施进行精益化巡视，检查设备运行状态是否正常。通过无人机对站外环境进行巡视，可以快速检查站外围墙、护坡有无坍塌、滑坡现象，排水口有无阻塞，围墙是否正常等，大大提高了特殊巡视的工作效率和作业效果。

变电站常规的“人巡”模式工作量大、劳动强度高、工作时间长、效率较低，且因巡视人员存在视觉死角，若某些缺陷未能及时发现，容易给设备及电网的安全运行留下较大隐患。通过我们实际应用，对系统内变电站进行实践探索，作为运检人员常规巡视的辅助手段，使用无人机开展特殊巡视，可以有效弥补“人巡”模式的缺点，利用“人巡+机巡”的将获得以下优势。

1.无人机飞行高度较高，可以俯视角度开展设备巡视，可以覆盖运检人员视觉死角，有效解决了巡视不到位的问题，提升了巡视的全面性；

2.利用无人机操作简便，飞行速度快的特点，在特殊情况下能够迅速对站内外设备设施进行巡视，优化了特巡时间，极大的提高了工作效率。随着电网运行对安全生产的要求不断提高，无人机巡检技术不断发展，无人机在电力行业的应用将会越来越广。作为变电站常规巡视的辅助手段，无人机巡视有效弥补了常规巡视的缺点。

3.能在室外以不同与常规的视角对变电站的具体设备和整体进行良好的观测与巡视，能够做到全方位立体巡视，对设备的缺陷隐患拍取物证，并可以同时建立动态视频影像库和图谱库，与历次巡视的影像记录或图像作对比，查出设备的缺陷化趋势，并及时制定检修计划对设备进行消缺作业，防止事故扩大化。

4.配合值班员手持式红外测温仪可获得更准确的的观测效果，能够在短时间内准确找出设备过热点，通过无人机实时图像及时分析过热点过热原因，有利于判别设备故障点的原因和合理制定后期的检修计划。

5.通过采用无人机开展日常巡视，可以以俯视视角对避雷器接线板、slg铜铝过渡接线板、绝缘子串、避雷针等设备设施高处开展巡视，弥补常规巡视存在视觉死角的缺点，做到站内设备设施全覆盖，提升巡视的全面性。无人机巡视有效的解决了设备带隐患长期运行的问题。

6.“人巡+机巡”模式能够有效提高日常巡维的工作效率，更好的确定缺陷点和故障点的位置，有利于故障判别，检修计划的制定，这都为变电站日常巡视和维护提供了一种新模式。