基于PDA的输电线路无漏巡视方案

胡松,刘亮

(国网浙江桐庐县供电公司,浙江 杭州 311500)

基于PDA的输电线路无漏巡视方案

胡松,刘亮

(国网浙江桐庐县供电公司,浙江 杭州 311500)

保证输电线路运行状态的巡视到位率是目前亟需解决的问题。根据输电线路巡视原理，分析了影响输电线路巡视效率的原因。根据我国输电线路巡视管理现状，以地理信息系统(GIS)为基本平台，以定位导航技术(GPS)作为技术手段，提出了输电线路无漏巡视方案，将基于射频识别技术(RFID)的PDA手持机应用于输电线路巡视管理系统，有效提高输电线路巡视工作的到位率。

输电线路；巡视；到位率；地理信息系统；定位导航技术；手持机；

1 引言

在当前特高压、大电网的背景下，建立能够实时反映输电线路运行状态的数字化管理系统是建设具有中国特色自主创新电网的迫切要求，对提高输电线路运行效率、维护输电线路运行安全都具有重大的意义。为了降低输电线路的故障发生率，保证输电线路安全、可靠的运行[1]，需要功能强大的输电线路巡视管理系统作为支持。

目前，国内外对输电线路巡视工作的研究，主要集中在线路杆塔的巡视工作上，而对如何防止漏检、错检以至达到无漏巡视目的的相关管理技术系统的研究比较少见。针对电气设备巡视技术的相关发展，文献[2-3]提出了巡视技术的发展应更加注重人性化、科技化以及支撑软件的功能化，为巡视工作的到位率和

可靠性提供保障。由于特高压输电线路具有杆塔较高、线路较长和地理环境比较复杂等特点，文献[4-5]结合实验提出了在特高压输电线路中直升机巡视技术是安全有效可行的。而文献[6-7]也针对气候、地形等自然环境的限制导致输电线路的巡视工作受到极大影响而进行了研究，认为在当今传统的输电线路巡视技术的基础上，设计开发出适用于输电线路巡视管理的智能系统。

本文针对输电线路巡视工作的现状，分析了在当前输电线路巡视管理方面存在的问题，结合输电线路巡视领域广为应用的GPS、PDA等高新技术设计一套基于PDA手持机的输电线路巡视管理方案，该方案经实际投入运行证实可有效提高输电线路巡视工作的到位率以及对现场巡视工作进行监控，保证输电线路安全运行，增强电网的管理水平[8]。

2 输电线路的巡视

2.1 输电线路巡视的原则

输电线路巡视的目的是掌握输电线路的运行情况和沿线周围环境的情况，例如架空线路的状态、线路走廊内的情况、导线及连接器的发热、绝缘子污秽及裂纹的放点情况等。及时发现设备缺陷和威胁线路安全运行的情况并做详细记录，为后续检修工作提供依据[9]。通过对输电线路的巡视，及时消除事故隐患以保证电网安全可靠运行，所以输电线路的巡视工作是电网安全的一个不可忽视的环节。巡视检查的种类有定期巡视、夜间巡视、故障巡视和直监察巡视等，如表1所示。巡视方法通常是借助人的感官和巡检仪器按照预先制定的技术标准，定人、定点、定期地对输电线路进行检查，应做到定位置、定标准、定人员、定周期、定规程的“五定”原则，按照“五定”原则的管理方法，加强并指导输电线路的日常巡视工作。

表1 输电线路巡视种类

2.2 影响线路巡视效率的原因

由于受地理环境因素的制约，输电线路通常遍布于荒山野外，受到设备状态、地理条件和交通情况的影响，给输电线路正常运行带来了极大的困难，因此按时、准确的到位巡视工作就成为了输电线路安全运行的基础保障。就目前存在的现实情况而言，传统对输电线路的巡视方式已经暴露出许多的缺陷和不足，包括巡线记录等技术资料不齐全、没有科学的巡视制度、巡视引导路线描绘不规范、路线引导方向不明确、巡检工具的落后以及不正确使用等。同时由于我国是世界上自然灾害多的国家，大雾、雷雨、浮冰、污闪等自然情况妨碍对输电线路的正常巡视，增大了缺陷发现率和判断准确率的难度；加上当前许多电力企业在输电线路日常巡视工作上缺乏有效的监督手段，因此不能确保巡视工作按期保质保量的完成，漏检、错检、没按规定时间巡视等情况时有发生。

3 PDA在输电线路巡视管理系统的应用

3.1 输电线路巡视管理系统

目前我国的输电线路巡视管理系统，除了采用传统的人工巡视以外，还有采用直升飞机、无人机、智能机器人等高新输电线路巡视手段。但是这些巡视技术对于我国电力企业来说，不仅成本消耗太高，而且实施困难，不易推广。同时传统的输电线路巡视管理手段是采用纸质记录巡视情况的方式，随着我国输电线路的覆盖率增长，传统的人工巡视已经无法满足输电线路管理的需要，大量的漏检、错检等情况时有发生，影响输电线路的安全运行。因此为了对输电线路的巡视工作进行有效指引和管理并对其到位率进行监督和控制，需要功能强大的巡视管理系统作为技术支持。

输电线路巡视管理系统分三部分组成，如图1所示。该系统的系统管理模块能针对不同的用户而给予其相应的访问权限，避免数据或信息泄漏造成电网损失；查询统计模块可对输电线路巡视任务的到位率进行统计监督，并记录巡视结果；协作模块可对巡视数据进行管理处理，并上传至管理系统。

3.2 PDA手持机及其射频识别技术

PDA手持机即个人数据处理器，集中了数据存储、电话、传真、手写输入和语音输入、网络传输等多种功能。近几年来，输电线路巡视系管理系统开始利用工业级PDA手持机对线路巡视的到位率进行监控。PDA手持机具有轻便、小巧、低耗能、可移动性强、无线网络等优点，并且内嵌数据库可将数据信息存储在PDA中。工业级PDA具有射频识别(RFID)技术，其系统通常由标签、读写器和信息处理系统组成，工作原理如图2所示。

图1 系统功能构成图

图2 RFID应用系统工作原理

RFID技术又称电子标签，是一种利用射频信号自动识别目标对象并获取相关信息的技术，被广泛应用各行业的生产管理系统。基于RFID的PDA手持机具有扫描、自动识别和成批多个识别、非接触识别的特性，保证快速准确寻找目标；并且可通过RFID标签对物体具有唯一标识的特性，为物体与人的地点定位和跟踪服务提供一种新的解决方案。RFID定位与跟踪技术的实现是依据RFID读写器与事先安装在物体上的电子标签之间的射频通信的信号强度来测量物品的空间位置[10]。

3.3 PDA在巡视系统中的应用及其巡检过程

3.3.1 PDA在巡视系统中的应用

由于在巡视过程中无法随时掌握巡视人员的工作到位情况，并且无法及时掌握输电线路隐患情况并进行跟踪管理，因此将PDA手持机与输电线路巡视管理系统相结合。PDA手持机的GPS定位功能以及信息回传功能，可有效进行线路巡视工作指挥、巡视过程回放、巡视过程评测等工作，增强了巡视工作的稳定性、可靠性和可控性，提高了巡视任务的到位率，降低了线路事故发生率，增强了巡视工作的质量。移动手持机PDA在输电线路巡视中的主要用途是对巡检人员的阶段性巡检路线进行规划，其工作流程如图3所示。

PDA结合GPS的输电线路巡视管理系统，通过在PDA中内嵌GPS系统，能进行现场地图导航和巡视轨迹图形化显示，同时也可作为线路基础地理数据收集的工具。终端管理系统可制定、修改和删除巡视计划，并且可查询巡视任务到位情况，缺陷处理情况和任务完成情况等。由于巡视过程中工作人员将巡视结果通过PDA手持机直接选择缺陷信息进行数据记录，避免了人工填入巡视结果而保证巡检信息的客观准确性。基于PDA的输电线路巡视管理系统采用一个后台管理系统加多个PDA手持机的总体结构体系，系统的总体架构图如图4所示。后台管理系统采用GIS界面，运行在计算机平台上，具有各种管理功能，移动手持端采用PDA加GPS模式，可以在一段时间范围内独立运行，保存巡视数据。

图3 PDA工作流程图

图4 系统总体构架

3.3.2 基于PDA的输电线路巡检过程

输电线路巡视人员在巡检之前利用带有GPS模块的PDA手持机采集巡视地点的位置信息，并通过GIS软件将其保存在地理信息系统的数据库中，然从后管理系统下载巡视任务到手持机上。巡检时，巡视人员则根据手持机上显示的电子地图，利用GPS的定位导航技术快速准确的到达巡视现场记录巡视到位率情况。集成RFID模块的PDA手持机能识别当前线路设备或杆塔的位置信息，提示巡视内容，将巡视结果保存在手持机上的移动数据库中。如果该巡视点存在缺陷，则从手持机的移动数据库中选择相应缺陷并生成记录。巡视结束后，将巡视数据通过通讯技术上传到后台管理系统，再通过网络与系统服务器进行数据同步。通过GIS系统，将上传的坐标信息在电子地图上显示出来，这样即可通过后台管理系统对巡视工作人员的位置、工作进度和线路运行情况进行监控，并且管理人员可以通过无线网络对巡视人员进行实时的指挥和监控[11]，图5和图6分别为PDA线路巡视导航界面图和PDA巡检任务下载界面图。

图5 巡视线路导航界面

图6 PDA巡检任务下载界面

3.4 应用PDA巡视存在的困难

基于PDA的输电线路巡视管理系统统计线路巡视工作的到位率是依靠工作人员持PDA手持机到达巡视现场后，利用RFID射频识别技术，用电子标签对待巡视的目标进行标识以确定巡视到位。这种方式需要预先埋设电子标签，但是由于巡视设备常年处在野外污秽地区，容易使电子标签损坏而导致无法识别，同时电子标签的野外寿命较短，而电力企业野外设备较多，造成后期设备更换成本大，并且安装较为困难，容易在日常设备维护中遭到破坏，因此无法大面积推广。

GPS定位技术作为PDA手持机的核心功能，发挥着重要的作用。线路工作人员需要依靠PDA手持机的定位导航模块到达巡视现场开始巡视任务，而巡视地点的坐标是基于GPS定位技术与在PDA中预存的精确地理位置进行比对来实现的，因此在定位方面也存在很多问题。首先是需要巡视点的精确地理坐标，需要预先对所有巡视设备进行高精度GPS测量，而这将带来大量的人力和设备成本，同时对企业信息系统中的基础设备数据准确性有严格要求；其次GPS测量对环境也有一定要求，当城市内房屋密集或树林茂密时，在有干扰的环境下获取GPS定位数据比较困难，需要操作人员在巡视点等待较长时间并不断改变不同位置才能获取卫星信号，如果巡视人员对设备的操作失误则容易对巡视任务到位率产生影响。

4 工程实例

湖北省电力公司、广西省电力公司等电力企业基本上都采用了PDA手持机结合GPS技术的输电线路巡视管理系统。该系统适用于电力运行单位的输电线路巡视管理部门，是针对提高线路巡视质量的服务系统。该系统能较好地完成输电线路的日常巡视工作，有效地解决了过去无法对输电线路巡视工作的到位率情况进行检查、监控的难题，及时掌握输电线路隐患情况并进行数字化分析管理，明显提高了线路巡视的到位率，为减少因线路故障而导致的供电可靠性降低提供了切实保障。

以桂林近两年来使用输电线路巡视管理系统的实际运行效果为例，该局所管辖的110kV金钟旺线地处高山区，由于线路处于1700m海拔以上山区，天气环境相当恶劣，每年的10月至第二年2月都会受到冰灾的侵袭，时常造成线路出现故障。2011年末至2012年初，金钟旺线由于大面积覆冰灾害造成导线弧垂与35kV线路电气距离不足跳闸。由于当时没有功能强大的输电线路巡视管理系统可用，因此线路故障巡视人员只能依靠当地村民指路，出现多次走错路、走回头路的情况，从而影响到了线路故障点的确定和线路的抢修恢复。经过此次事件，该局开始投入运行基于PDA的输电线路巡视管理系统。在同年的线路巡视工作中，线路巡视人员使用配有GPS定位导航模块的PDA手持机，在大雾、强风等自然环境极其恶劣的情况下迅速到达线路巡视现场；通过RFID模块确认巡视人员附近杆塔的塔形、杆塔号，结合线路现场基于PDA手持机的可控化工作流程，缩短了线路巡视工作时间，提高了巡视管理水平；最后通过PDA手持机的数据信息管理系统，能及时传送输电线路的运行情况和设备缺陷信息，将巡视数据记录存档并进行图形化分析后为后续检修工作提供参考内容。

5 结论

(1)在综合考虑资金成本和人力资源的情况下，设计了一套基于PDA手持机的输电线路无漏巡视管理方案，该方案能完善巡视工作的可控性，提高巡视工作的质量。

(2)该方案对巡视任务从接收到完成的各个环节进行监控，对线路工作人员是否按照要求进行线路巡视工作进行监督，检查统计是否存在漏检、错检等情况，有效提高巡视工作的到位率。

(3)该方案为保证输电线路安全稳定运行提供了技术支持，不仅可以大幅提升电网对输电线路及其设备正常运行的管理效率，还可以为后续的运行维护检修提供参考内容。

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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