世界首次!特高压变电站无人机多机协同自主巡检成功

世界首次!特高压变电站无人机多机协同自主巡检成功
2020年09月18日 15:00 电网头条

9月17日上午,位于福建1000千伏特高压榕城变电站内,两架无人机同时腾空而起,通过北斗卫星精准定位,灵活穿梭于特高压变电站上空。40分钟后,在国网福建省电力有限公司无人机技术攻关团队的操控下,顺利完成了全站高空区域一次设备巡检。这是世界最高交流电压等级变电站首次实现无人机多机协同自主巡检,实现了变电站无人机自主巡检从500千伏到1000千伏的“大跨越”,填补了国内外最高交流电压等级变电站多机协同自主巡检技术的空白,标志着特高压变电站智能巡检迈向“地空一体化多维智能巡检”,具有里程碑意义。

“在变电站内飞无人机,以前连想都不敢想,更何况是特高压多机自主巡检。今天这次试验的难度,就像站在火山口发射飞行器一样难。”国网福建电科院无人机技术攻关团队骨干陈伯建打了一个比方。1000千伏特高压榕城变电站是福建省首座也是唯一一座特高压变电站,是浙北—福州1000千伏特高压交流输电工程的起点站,通过该站与华东联网,将福建的清洁能源输送到长三角经济中心。变电站内设备多、分布广,呈高低错落布置,无人机需要在复杂的环境里来回穿梭,既要选取最佳拍照角度,又要兼顾与带电设备保持足够的安全距离,飞行位置误差必须保持在厘米级,飞机导航控制难度非常大。与此同时,变电站内环境复杂、干扰大,无人机很容易受干扰,导致飞机失控,从而撞上带电设备。为了破解这些无人机自主巡检难题,国网福建电力技术攻关团队创新突破,攻克了变电站高精度三维建模、无人机巡检航线规划、复杂环境抗干扰等一系列关键核心技术,在行业内率先掌握了最高交流电压等级变电站无人机多机协同自主巡检技术。三维模型越精细,无人机的飞行位置越准确,飞行过程也越安全。多机自主巡检融合了北斗卫星定位技术,创新特高压变电站三维激光点云建模方式,使三维模型的精准度达到厘米级。特高压榕城站面积9.6万平方米,长、宽均超过300米,最高离地85米,而最终建出来的三维点云模型水平误差不大于2厘米、高程误差不高于5厘米。有了高精度三维模型,如何确保无人机在相对局限的变电站空间里,按照提前规划好的航线,标准化执行各项巡检操作,是无人机自主巡检面临的另一道难题。对此,技术攻关团队创新研发了变电无人机自主巡检系统,相当于给无人机装上“智慧大脑”,只需通过系统提前设置好巡检拍照点,就可以“一键式”进行多机协同巡检的航线规划、航点定位、数据采集等全过程自主作业,实现无人机巡检效率的成倍提升,解决无人机电池续航不足、信号传输不稳等难题。在特高压变电站内开展无人机自主巡检,容易受到干扰,尚属技术攻关的“无人区”。为克服特高压变电站复杂环境对无人机自主巡检的信号干扰,技术攻关团队开展抗干扰能力测试,完成变电站136个位置干扰检测,全面掌握评估变电站干扰水平,创新架设实时差分定位基站,确保变电站差分信号全时、全覆盖,攻克了变电站抗干扰技术难关。无人机多机协同自主巡检的成功应用,有效解决了特高压变电站高空区域巡视难、效率低、高风险等难题。“传统的人工巡检,全面巡视一遍,4个人至少需要6个小时,现在只需要40分钟便完成全部高空区域巡检。原来站内高空设备巡检,需停电并由专业人员爬到离地50米以上的高处进行作业,存在安全隐患,费时费力。现在应用无人机自主巡检,很好的解决了这些难点,实现了安全、质量、效率三大提升。”国网福建检修公司特高压榕城站站长林国强说道。传统的人工巡检,由于受自身高度与视角限制,只能以平视或仰视角度进行巡检,无法直接观察到变电站设备高处或顶部情况。无人机巡检可近距离、多视角重点观察检测变电站设备高处部位,可以免除人工登塔、高空作业,可以充分发挥其灵活快捷、视角广泛、工作效率高等特点,实现快速获取变电设备清晰影像资料并通过分析处理,来判断设备运行情况,有效降低劳动强度,提高运维效率,是人工巡检效率的十余倍。近年来,国网福建电力围绕能源电力科技前沿,全面攻坚无人机自主巡检输配变三维建模、航线规划、自主作业等核心关键技术,开展5G无人机、多栖飞天机器人等前瞻技术研究,研发了全国首个无人机360全相可见光吊仓,率先应用无人机放导引绳、切割导线异物、喷火清障等方面取得一系列首创性成果,取得“超视距飞行器巡视系统”“无人机的磁罗盘绳索校准方法”等一系列国家发明专利,有力支撑福建电网智慧运检体系建设,推动电网“数字化”“智能化”“精益化”管理升级。

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