國網(wǎng)山東省電力公司 黃振寧 馮璨 楊波 孫曉斌 韓克存 呂學(xué)賓 蘇永智 劉頌菊

近年來，隨著輸線路外部運行環(huán)境的變化，線路遭受外力破壞事件頻發(fā)，輸電線路防外力破壞已成為線路運行工作的重中之重。本文以“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)手段與輸電線路防外破結(jié)合為創(chuàng)新思路，以“線路通道可視化、線路巡視智能化、外破隱患可控化”為目標(biāo)，通過打造“輸電線路可視化通道、應(yīng)用線路智能巡檢系統(tǒng)、推廣用戶信息管控平臺”，實現(xiàn)了輸電線路由“人防”到“技防”轉(zhuǎn)變，防護效果取得了質(zhì)的變革，運檢人員巡防效率顯著提高，外破隱患預(yù)控水平同步提升，線路外破跳閘率大幅降低，保證輸電線路安全可靠運行的創(chuàng)新管理理念得到有效推廣。

1 基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的輸電通道防外破管理的實施背景

1.1 運檢方式適應(yīng)體制改革的必然趨勢

隨著電力體制改革的不斷推進，公司把提升效率效益作為進一步轉(zhuǎn)變公司發(fā)展方式、創(chuàng)建“最好的企業(yè)”的基本方針，以智慧轉(zhuǎn)型、創(chuàng)新驅(qū)動為重點，加快建設(shè)具有卓越技術(shù)、卓越績效的現(xiàn)代企業(yè)。傳統(tǒng)的輸電通道防外破管理，主要采用“人防”這種人員密集型工作方式，存在人力成本高、勞動強度大、生產(chǎn)效率低等問題，既無法適應(yīng)當(dāng)前改革創(chuàng)新的大形勢，也不能滿足“智能電網(wǎng)”的目標(biāo)定位。如何拓展“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新應(yīng)用，切實加出成果、加出科技含量、加出效率效益，成為輸電通道防外破管理面臨的新課題。

1.2 運檢技術(shù)滿足智能電網(wǎng)的迫切需求

“大云物移”新技術(shù)帶來管理方式的變革，設(shè)備監(jiān)測新手段帶來運檢技術(shù)的升級，精準(zhǔn)掌握設(shè)備狀態(tài)、精準(zhǔn)評估電網(wǎng)風(fēng)險、精準(zhǔn)管控檢修成為必然。目前，輸電線路狀態(tài)監(jiān)測裝置類型眾多，各類監(jiān)測設(shè)備普遍存在長期運行不穩(wěn)定、布點選型不規(guī)范、推廣程度不高以及設(shè)備運維能力不足等的問題。如何全面推進現(xiàn)代信息通信技術(shù)與電網(wǎng)技術(shù)深度融合，利用聲光電磁熱等在線監(jiān)測手段，全面實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)智能感知、量化可視，保障運檢業(yè)務(wù)“看得清、摸得透、控得準(zhǔn)”，成為輸電線路狀態(tài)檢測研究的新方向。

1.3 運檢安全應(yīng)對外部環(huán)境的必要手段

伴隨社會經(jīng)濟發(fā)展和城市快速建設(shè)，電網(wǎng)外破隱患呈現(xiàn)出“點多面廣、流動性、突發(fā)性、長期性”等新特征，輸電線路外破事件不斷攀升，由于外破故障跳閘重合成功率較低，往往造成線路故障停運，嚴(yán)重影響線路安全運行。

以山東公司為例，2013年外破跳閘多達150次，形勢異常嚴(yán)峻；2014至2015年，各單位加強了電力設(shè)施保護宣傳、排查特種車輛信息、施工盯防等管控手段，外破跳閘次數(shù)有所降低，但是依然缺乏有效控制。

表1 2012年-2015年220千伏及以上輸電線路跳閘數(shù)據(jù)統(tǒng)計

2012年發(fā)生外力破壞跳閘63次，占跳閘總數(shù)的55%；2013年發(fā)生外力破壞跳閘87次，占跳閘總數(shù)的58%；2014年發(fā)生外破跳閘64次，占跳閘總數(shù)的52.5%；2015年發(fā)生外破跳閘59次，占跳閘總數(shù)的42.1%。由此可見，外破跳閘占跳閘總數(shù)的近一半，是造成山東省輸電線路跳閘的最主要原因，如圖1所示。

圖1 2012-2015年220千伏及以上輸電線路跳閘數(shù)據(jù)

通過對近五年輸電線路外破跳閘情況的統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，引起外力破壞頻發(fā)的直接原因可歸納為以下五種：異物短路、機械施工、違章施工、山火、煙霧短路。由于機械施工和違章施工具有重合交集，二者統(tǒng)稱為施工類外力破壞。對這些直接因素進行進一步統(tǒng)計分析：2012年63次外破跳閘中，施工類外力破壞(包括機械施工和違章施工，下同)49次、異物短路9次；2013年87次外破跳閘中，施工類外力破壞48次、異物短路33次；2014年64次外破跳閘中，施工類外力破壞41次、異物短路18次；2015年59次外破跳閘中，施工類外力破壞24次、異物短路29次。如圖2所示。

圖2 2012-2015年220千伏及以上輸電線路外破跳閘數(shù)據(jù)分析

結(jié)果表明，施工類外力破壞和異物短路引起的跳閘已占到外破跳閘90%，是引起外破跳閘的主要原因。針對電網(wǎng)規(guī)模越來越大、電壓等級越來越高、防護壓力越來越重的新形勢，如何靈活高效地做好輸電線路防外力破壞工作，成為保障電網(wǎng)安全面臨的新挑戰(zhàn)。

2 基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的輸電通道防外破管理的內(nèi)涵

“互聯(lián)網(wǎng)+”和“大云物移”技術(shù)快速發(fā)展，成為運檢管理和監(jiān)測技術(shù)升級的重要推動力。山東公司以保障輸電線路安全穩(wěn)定運行為目標(biāo)，不斷尋求從“人工巡檢”向“科技替代”的轉(zhuǎn)變，逐步探索出一套具有可視化、智能化、可控化的輸電通道防外破管控新模式?？梢暬禽旊娡ǖ罉?biāo)準(zhǔn)的升級，是防外破的核心平臺；智能化是輸電運維手段的升級，是提高巡防效率的必要工具；可控化是監(jiān)視用戶方式的升級，是提升主動防外破能力的橫向拓展。輸電線路“三化”智慧運檢各有特色，互為補充。

2.1 線路通道可視化

以輸電線路可視化遠程巡檢系統(tǒng)為管控平臺，新型智能監(jiān)拍裝置分散布置于線路桿塔，根據(jù)通道特點對隱患點畫面進行連續(xù)、間隔或紅外拍攝。監(jiān)拍圖片經(jīng)過智能診斷分析，跟蹤、判別監(jiān)控對象風(fēng)險級別，自動推送疑似隱患照片至管控平臺進行二次篩查或及時推送至防護人員微信跟蹤隱患發(fā)展，大幅減少了人工防護密度，降低了照片人工篩選量級。

2.2 線路巡檢智能化

以輸電線路智能巡檢防控系統(tǒng)為管控平臺，集成地理信息系統(tǒng)（GIS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）和無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)（GPRS），同步開發(fā)手機APP作為應(yīng)用終端，結(jié)合線路巡檢工作特點及實際需求，實現(xiàn)巡視任務(wù)監(jiān)督、隱患線上收集、消缺現(xiàn)場反饋、監(jiān)護位置導(dǎo)航等功能。后臺管理者與終端使用者的互通、互動，能夠有效實現(xiàn)隱患閉環(huán)管理，監(jiān)督巡檢質(zhì)量，提高巡檢效率。

2.3 外破隱患可控化

以輸電線路外破主動防控手機APP為應(yīng)用終端，實時分析、跟蹤、判別特種車輛外破隱患，并在異常事件發(fā)生時自動采集、提示、分析和上報。終端的推廣使用，以實現(xiàn)集決策、預(yù)警和宣傳功能為一體的輸電線路外破主動防控為目標(biāo)，及時為特種車輛司機拉響風(fēng)險預(yù)警，為防外破決策提供信息支持，為重點群體管控打造專業(yè)平臺。

3 基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的輸電通道防外破管理的主要做法

3.1 打造輸電線路可視化通道，實現(xiàn)由“人防”到“技防”的轉(zhuǎn)變

3.1.1 創(chuàng)新引領(lǐng)，智能監(jiān)拍裝置全面升級

圖3 輸電線路通道可視化遠程巡檢系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠減少人防工作量、提升防護效率，但是傳統(tǒng)視頻監(jiān)控裝置存在設(shè)備價格貴、電池壽命短、安裝困難大等難題，不利于廣泛應(yīng)用。為了解決這些難題，公司研發(fā)了一種基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的電網(wǎng)多用途可視化監(jiān)拍裝置，該裝置由輸電線路監(jiān)拍終端及可視化巡檢系統(tǒng)組成，具有成本低、安裝快、壽命長、易維護等優(yōu)點，其強大的可視及夜視功能在輸電線路防外破中得到了充分應(yīng)用。

一是通道環(huán)境“可視化”，實現(xiàn)人工巡視可替代。在1000千伏廊泉雙線、±800千伏晉北-南京特高壓直流、銀東直流山東境內(nèi)全線安裝智能監(jiān)拍裝置，巡視頻次提高到每天10次，同時拓展了固定焦距、廣角、360度云臺系列化應(yīng)用，提高了巡視效率幾十倍，部分替代了人工巡視；試點完成全部1607個“三跨”點監(jiān)拍裝置安裝，確?！叭纭眳^(qū)段滿足可視化的運維要求。

二是隱患部位“可視化”，實現(xiàn)外破異動快防控。以菏澤供電公司為例，2016年公司在全市310處隱患點安裝了監(jiān)拍裝置，系統(tǒng)利用圖像識別技術(shù)對通道異動情況進行智能分析，并成功通過聲光告警模塊對現(xiàn)場隱患進行了警示和喊話，有效制止了220千伏菏明線吊車管道作業(yè)、110千伏菏沙線線下違章建房等施工類外破隱患的發(fā)生。

三是設(shè)備狀態(tài)“可視化”，實現(xiàn)狀態(tài)檢修更精益。利用測溫模塊對安裝在耐張線夾、引流板和導(dǎo)線上的接觸式傳感器進行無線溫度采集，實時掌控重在線路溫度變化，超前預(yù)判發(fā)熱隱患；通過紅外、紫外、局放監(jiān)拍等擴展應(yīng)用，用它來輔助分析絕緣子污穢、覆冰、鳥類筑巢等現(xiàn)象，實現(xiàn)輸電設(shè)備在線監(jiān)測，做到一機多用、智能高效。

四是搶修防護“可視化”，實現(xiàn)遠程指揮更精確。利用該裝置快速布防功能，在事故搶修現(xiàn)場或重要線路等級防護現(xiàn)場搭建多層級、全視角的視頻監(jiān)控體系，通過可視化平臺即可對各個搶修、防護地點進行集中監(jiān)控，做出更精準(zhǔn)、高效的搶修策略和遠程防護。

3.1.2 頂層設(shè)計，可視化線路建設(shè)全面推進

2016年公司編制下發(fā)了《可視化輸電線路建設(shè)指導(dǎo)意見》(魯電運檢〔2016〕140號)，在設(shè)備技術(shù)參數(shù)、巡檢系統(tǒng)功能、安裝配置原則、系統(tǒng)接入方式等方面進行了細化，并對監(jiān)控室建設(shè)、監(jiān)控人員配備提出了具體要求。

圖4 輸電線路可視化遠程巡檢系統(tǒng)模型

一是穩(wěn)步推進系統(tǒng)建設(shè)。制定《輸電線路可視化遠程巡檢系統(tǒng)建設(shè)方案》，明確省、市公司“兩級部署、兩級應(yīng)用、兩級接口”系統(tǒng)架構(gòu)建設(shè)原則，規(guī)范監(jiān)拍裝置的數(shù)據(jù)規(guī)約及通訊協(xié)議，保證各設(shè)備廠家接入巡檢系統(tǒng)的安全性和兼容性；遵循“監(jiān)測、管理、展示”的目標(biāo)定位，在電科院建立輸電設(shè)備可視化監(jiān)控中心，對各單位、各廠家的設(shè)備和系統(tǒng)進行監(jiān)測，對系統(tǒng)應(yīng)用情況和設(shè)備在線率、故障率等進行評估和通報；按照“標(biāo)準(zhǔn)一致，功能開放”的建設(shè)原則，在運維單位建立視頻監(jiān)控室，采取集中和分散監(jiān)控方式保障日常巡檢，并不斷創(chuàng)新“互聯(lián)網(wǎng)+”的多樣性。

二是嚴(yán)格把關(guān)設(shè)備質(zhì)量。統(tǒng)一編制設(shè)備招標(biāo)技術(shù)規(guī)范書并定期更新技術(shù)條件，嚴(yán)格招標(biāo)前設(shè)備性能檢測和監(jiān)拍裝置廠商資質(zhì)審查，強化現(xiàn)場安裝設(shè)備的質(zhì)量抽檢及技術(shù)監(jiān)督，確保監(jiān)拍裝置性能優(yōu)異、質(zhì)量可靠。

三是合理規(guī)劃遠景目標(biāo)。按照輕重緩急的原則編制了三年實施計劃，2018年實現(xiàn)重要區(qū)段（重要跨越、重要及重載線路、外破易發(fā)區(qū)等）可視化監(jiān)拍全覆蓋。2016年完成10304套裝置安裝，建成220條、4077千米可視化線路，累計發(fā)現(xiàn)各種線路防護區(qū)施工類隱患578處，異物類隱患295處，外破隱患預(yù)防水平大幅提高。

3.2 應(yīng)用線路智能巡檢系統(tǒng)，提高運檢人員巡防效率

傳統(tǒng)巡檢模式中，監(jiān)控人員在發(fā)現(xiàn)通道隱患時，不能及時掌握防護人員實時位置信息、發(fā)現(xiàn)問題缺陷。輸電線路智能巡檢預(yù)控系統(tǒng)及手機APP的推廣應(yīng)用，充分利用其巡視管理、路徑規(guī)劃等強大功能解決了上述問題，巡防效率和質(zhì)量同步提升。

3.2.1 基準(zhǔn)定位，有效提高巡防效率

PC客戶端通過無線通訊能夠?qū)崟r獲取、準(zhǔn)確記錄線路防護人員的位置信息，為巡防監(jiān)督提供有效支持。一是監(jiān)控人員與防護人員可以及時互通監(jiān)控和現(xiàn)場隱患信息，指揮距離隱患最近的巡防人員，手機導(dǎo)航能夠快速精準(zhǔn)地協(xié)助其第一時間前往處置，極大縮短應(yīng)急事件處理時間。二是管理人員可以隨時回放查看防護人員的巡視軌跡，對防護人員的巡視情況進行監(jiān)督，對指定周期內(nèi)的防護情況進行統(tǒng)計分析，為巡防人員工作效率、防護成效考核的提供重要依據(jù)。

3.2.2 防控結(jié)合，隱患實時閉環(huán)管理

結(jié)合工作實際將輸電線路智能巡檢預(yù)控軟件的巡視管理分為巡視記錄、隱患處置和督查三個模塊，并實現(xiàn)“隱患信息實時上傳-隱患處置線上確認(rèn)-隱患監(jiān)督現(xiàn)場核實”的工作閉環(huán)。一是巡視人員通過手機GPS定位功能完成日常巡視任務(wù)的位置檢索和簽到，巡視發(fā)現(xiàn)的隱患信息和照片即時錄入并上傳至系統(tǒng)后臺，形成隱患電子表單。二是管理人員將隱患處置任務(wù)分派給檢修人員，工作負責(zé)人回填現(xiàn)場隱患消除信息并拍照上傳，隱患處置流程結(jié)束。三是為加強督導(dǎo)隱患消除，監(jiān)督人員可隨機選取已消除缺陷進行現(xiàn)場監(jiān)督性檢查，檢查結(jié)果經(jīng)核實后上傳確認(rèn)。

3.3 推廣用戶信息管控平臺，提升外破隱患預(yù)控水平

特種車輛司機一直是防外破宣傳的重點對象，僅通過巡防人員的搜集統(tǒng)計車輛信息，范圍有限、效率不高。輸電線路外破主動防控系統(tǒng)及手機APP的開發(fā)，以搭建特種車輛司機交流平臺為媒介，通過重點管控群體的位置信息采集、危險范圍提醒，提高作業(yè)人員主動防御能力和安全意識。

圖6 輸電線路外破主動防控系統(tǒng)模型

3.3.1 以防外破為目標(biāo)，做實主動防護功能

防控系統(tǒng)通過手機APP實時獲取使用者位置信息，經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)信息安全隔離裝置將特種車輛位置信息傳輸至信息內(nèi)網(wǎng)，在服務(wù)端疊加桿塔GIS坐標(biāo)和地圖信息，采用趨勢預(yù)警方法，判斷施工車輛的運動軌跡，當(dāng)特種施工車輛在高壓線路指定范圍內(nèi)?？砍哳A(yù)置時間后，系統(tǒng)自動判定該用戶具有線下施工風(fēng)險，隨即主動向用戶發(fā)出提醒信息，并以積分獎勵的方式鼓勵回復(fù)確認(rèn)，以達到有效預(yù)警目的。

3.3.2 以用戶需求為導(dǎo)向，豐富系統(tǒng)附加功能

為提高重點管控群體的關(guān)注度和興趣點，軟件在實現(xiàn)防外破預(yù)警功能的基礎(chǔ)上，開啟了特種車輛司機身份驗證、平臺客戶端推廣、主動告知施工區(qū)域、答復(fù)提醒信息等各環(huán)節(jié)積分獎勵，開發(fā)了特種車輛用工信息發(fā)布、車輛施工監(jiān)護需求等附加功能，配置了天氣預(yù)報、交通狀況、每日新聞等實用功能。平臺的搭建在功能應(yīng)用方面為重點管控群體提供工作便利，用戶體驗方面上實行積分對換禮品的獎勵模式，增強了平臺的吸引力和推廣性，建立了電力設(shè)施保護宣傳的群體效應(yīng)。

4 實施效果

4.1 管理效益

基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的輸電通道防外破管理，解決了“人防”勞動強度高、防護效率低、及時性差等問題，緩解了輸電線路長、外破隱患多、巡防人員少的矛盾，減輕了輸電線路巡防工作壓力，提高了輸電通道防外破工作管理效率，電網(wǎng)安全運行水平得到顯著提高。

自2016年全省推廣基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的輸電通道防外破管理應(yīng)用以來，電網(wǎng)外破跳閘直線下降。山東電網(wǎng)220千伏及以上輸電線路外破跳閘次數(shù)，2016年32次、同比下降84%，外破跳閘次數(shù)大幅減少。

圖7 2012年-2016年220千伏及以上輸電線路跳閘數(shù)據(jù)

4.2 經(jīng)濟效益

基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的輸電通道防外破管理，在提升電網(wǎng)管理效益的同時，也為公司節(jié)約了運維成本，提升了經(jīng)濟效益。以菏澤公司為例，傳統(tǒng)人工巡視防護正常每天需要投入人力80人、車輛20部，2016年共安裝視頻監(jiān)拍裝置800套，可節(jié)約人力成本20人，車輛5部。費用對比情況如下：

節(jié)約人工巡視年費用：50（油費/輛）×5（輛）×365（天）+145（人工費/天）×20（人）×365（天）=115萬元。

智能監(jiān)拍系統(tǒng)（年）：6500（單臺成本）×800（臺）÷10（年）+200（維護費用/臺）×800（臺）=68萬元。

可見，采用基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的輸電通道防外破管理（智能監(jiān)拍系統(tǒng)）相比傳統(tǒng)人工巡視方法每年至少節(jié)約資金47萬元，以設(shè)備使用壽命10年計算，可節(jié)約資金470萬元。

此外，2016年通過可視化監(jiān)拍裝置，累計發(fā)現(xiàn)和制止違章施工105起，挽回經(jīng)濟損失約128萬元。

4.3 社會效益

基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的輸電通道防外破管理，大幅減少了輸電線路跳閘次數(shù)，提高了電網(wǎng)運行的可靠性和經(jīng)濟性。而且，技防手段的應(yīng)用在提升供電優(yōu)質(zhì)服務(wù)水平、減少運維人員勞動強度方面成效顯著。通過對各類通道隱患的有效管控，有效避免了吊車碰線、違章施工等引起的停電，保障了廣大群眾和電力設(shè)施的安全，保證了對用戶可靠持續(xù)的供電，為公司履行服務(wù)承諾、塑造品牌形象產(chǎn)生了良好的社會效益。