廣東配網實現自動巡檢,DJI大疆無人機助12 萬公里線路運維智能化

大疆行業應用

近日,廣東電網傳來喜訊,其下轄的台山市供電局首次實現了山區配網全局範圍無人機自動飛行巡檢。這是繼主網輸電線路實現自動飛行之後,廣東電網在配網領域的又一力作,也是大陸配網智能運維事業的一次重大突破,意義深遠。

配網巡檢難點

與主網輸電線路相比,配網線路更直接地關係到群眾的生產生活用電,直接影響電網服務的口碑,運維要求高,運維壓力更大。尤其山區配網,桿塔低、樹障多、環境複雜,人工巡檢難以覆蓋。
廣東江門市台山地區是配網線路的典型代表。台山供電局下轄的配網線路約3500 km,桿塔數超過3萬基,三分之二位於山地丘陵,林木茂密,交通不便。這些線路不僅里程長、桿塔多,而且支線豐富、變化複雜。

更不利的是,和主網相比,配網現有從業人員年齡結構偏大,人均運維里程卻是主網的3倍,運維力量更顯薄弱。另外,台山市地處沿海,每年夏季都面臨強颱風過境考驗,受損線路的及時定位和修復,都會消耗巨大的人力物力。

主網自動飛行啟發

面對這種情況,台山市供電局自2017 年起開始引入大疆“悟” Inspire 系列、精靈4 Pro、精靈4 RTK 等飛行平台,推廣無人機巡檢作業,部分解決了人工巡檢效率較低、巡視質量不統一等問題。

然而配網線路桿塔較低,一般在10m~20m之間,且檔距較短,手動飛行往往遭遇嚴重的信號遮擋,飛行距離有限,不能完全發揮大疆無人機的作業能力。面對城區線路1~2月一巡、山區線路2~3月一巡的新要求,運維人員急需新的思路,來突破手動飛行的作業極限。

點擊圖片,了解廣東主網輸電線路如何實現無人機自動巡檢

2019年初,廣東主網輸電線路實現無人機自動巡檢的消息傳來。通過直升機搭載激光雷達建立三維模型並生成航線,基於大疆MSDK同步開發“智巡通”軟件,選擇事先規劃的航線,可實現一鍵自動飛行。與手動飛行相比,該方案效率提升3倍以上。

這給配網運維帶來啟發:自動飛行會是理想的解決方案。

配網方案新突破

實際作業發現,主網的自動飛行方案並不能直接在配網復用。難點在於最基礎的導航數據採集部分。配網線路,其主線和支線的關係就如同樹乾和樹枝的關係,直升機和固定翼飛機飛行速度過快,飛機太大,來回調頭效率極低,而多旋翼雷達作業硬件成本太高。另外,配網線路低矮,作業風險很大。

經反复研究發現:

1.可行方案:使用大疆的小型無人機配合大疆智圖軟件逐步採集點雲數據;
2.航線規劃:由於配網線路相對低矮且檢查點較少,實際作業中,無人機只需垂直俯拍即可,因此航線規劃和主網不同;

3.圖傳信號丟失問題:實際上不影響無人機按航線作業並安全返回,可在作業結束後導出照片和視頻記錄。

循此思路,在多年傾斜攝影作業技術積累的基礎上,廣東電網機巡中心和江門台山、雲浮羅定、韶關新豐等局通力合作,經多方300 餘架次的現場測試,終於探索出一條低成本、可複制的配網無人機自動巡檢方案:

1.使用精靈4 RTK逐步採集配網線路數據,利用大疆智圖軟件生成點云通道;
2.依托點云通道計算出最佳飛行路徑,生成航線;
3.使用精靈4 Pro或“禦” 2系列,配合“智巡通”軟件,按航線自動飛行巡檢。

該方案有兩個重要的技術突破。

其一,實現大範圍、低成本的高精度點雲採集。台山3000公里線路,投入40人,作業30天,完成8.4TB的數據採集。與傳統激光雷達方案相比,精靈4 RTK配合大疆智圖生成點雲,其性價比和效率優勢明顯。

其二,不再依賴圖傳、RTK 信號等,實現自動亞米級高精度大範圍飛行,每個架次可覆蓋一條支線約20~30 基桿塔。

使用大疆智圖軟件生成的點雲效果

以台山市四九鎮的萬達I線路為例。該線路位於城鄉結合部,約3km,含28基桿塔,平均高程16m。此前採取手動飛行作業,一個架次可巡完6基桿塔,整體耗時約1小時。

而部分基塔周圍發生圖傳信號丟失問題時,飛手常常迫不得已即時返航,導致作業中斷。依照新的自動飛行作業流程,一個架次即可完成全部28基桿塔巡檢,全程僅耗時20分鐘,作業過程十分順暢。整體而言,該段線路的作業效率提升了3倍以上。

據了解,廣東配網現擁有大疆各系列無人機超過4000 台,正使用精靈4 RTK 針對12 萬km 的山區線路進行大規模數據採集。截至今年8 月底,已累計飛行11023 次,完成5057km 的山區配網線路數據採集。由台山率先實現的自動飛行方案,將於2020 年在新豐、羅定、龍門、博羅、英德、信宜、廉江等單位全面推廣。

這個全新方案的實現,意味著廣東電網乃至南方電網的運維工作迎來了第二次突破。

“數字南網”前景可期

據統計,我國10kV 配電架空線路總長超過400 萬公里,其中超過一半位於山區(農區),因此山區配網運維的水平在相當大程度上影響著配網的整體運維水平。

廣東機巡中心劉高介紹道:“針對山區配網無人機自動巡檢,廣東電網已經著手建立含點雲處理平台、三維航線平台、機巡大數據中心、圖像AI識別平台、機巡缺陷管理系統在內的綜合作業管理系統。台山局的自動飛行作業,驗證了該系統的有效性和穩定性。對於這項技術方案在更大範圍內推廣應用,我們很有信心。”

南方電網提出,要在2025 年基本實現“數字南網”。此前,廣東主網輸電線路已實現了無人機自動飛行。此次台山供電局針對山區配網線路,探索出新的無人機自動飛行方案,可謂再下一城。我們有望看到電網資產數據化、巡檢自動化、運維智能化的全面實現,“數字南網”局面大好。

這是廣東電網多年技術創新的結果。而DJI 大疆行業應用憑藉卓越的技術實力,為兩次重大突破提供了有力支撐。近年,“粵港澳大灣區”建設已成為“一帶一路”戰略的重要一環,廣州、深圳是兩大核心引擎。廣東電網與DJI 大疆行業應用的兩次合作突破,是國企與民營高科技企業聯合創新的代表之作,對區域經濟社會發展有深遠的典型意義。