6月27日,一份《架空輸電線路無人機巡檢作業技術導則》(簡稱“《導則》”)的電力行業標準草案,由中國電力企業聯合會標準化中心對外發布,公開征求意見。
中電聯標準化中心副主任劉永東告訴記者,該《導則》由中國電力科學院武漢分院(即原“武高所”)負責具體編寫與擬定。記者電話采訪了該《導則》編寫與反饋聯絡的專工張麗華,她表示,該《導則》在業界引發了一定的關注和反響,目前《導則》編寫團隊,即全國電力架空線路標準化技術委員會線路運行分技術委員會,正在整理收到的修改意見與建議,預計將在11月組織專家進行會審,再根據會審意見進行修改,并于春節前后形成報批稿。如一切順利,按計劃能夠在2015年3月左右正式出臺,成為我國輸電線路運維領域首份關于無人機應用作業的行業標準。
2013年3月,國家電網公司運檢部就曾下發一份關于輸電線路直升機、無人機和人工協同巡檢模式試點工作方案的文件,明確圈定了包括湖北、山東、浙江等10個省份檢修公司作為試點單位,利用2~3年時間開展輸電線路新型巡檢模式規范化應用試點工作,成果驗收與總結將在2015年進行。
領航電力線路巡檢常態化
據了解,在國網公司范圍內,采用直升機進行架空輸電線路巡檢的探索已經進行了6個年頭。國網通航公司長期致力于大型有人直升機及固定翼飛機的平臺研發與巡線應用,且技術更新穎、操作更簡便、性價比更高的無人機巡線作業應用,則通過各網省公司的檢修公司分別展開。
無人機巡檢主要分為直升機巡檢和固定翼巡檢兩種。得益于長時間懸停拍攝的可操作性,無人直升機主要應用于對電網設備的可見光和紅外精細化巡檢,而固定翼無人機由于難以控制懸停操作,則適合大范圍、快速的通道巡檢。因此,在各網省公司的無人機巡線發展序列中,無人直升機首當其沖,也是目前最為成熟的應用。
記者通過了解發現,在山地、丘陵地貌普遍的省份,無人直升機巡檢工作往往開展得 枝繁葉茂,例如浙江、福建、湖北正是代表。荊楚大地作為國網范圍內網架結構的中間節點,還承載著4條特高壓線路的運行,得天獨厚的地理條件和多年浸潤的科研儲備,為湖北省電力公司檢修公司開展無人機應用研發與巡檢作業提供了重要的天時地利。為此,記者在湖北省電力公司檢修公司無人機巡檢專業團隊的帶領下,前往武漢500千伏軍山變電站,實地領略了一把無人機巡檢的“現場直播”。
7月31日上午10點,“室外溫度43攝氏度,風速10米每秒,地面工作站一切正常,大家各就各位。”在軍山變的圍墻外,一架搭載著高像素數碼相機和拍攝云臺的四旋翼無人機靜靜停在水泥地面上。
圍繞著它和地面站,無人機團隊工作人員各就各位,交替發出實況播報與指令。擔任本次巡檢任務“飛控手”的吳軍,是湖北省電力公司檢修公司科技開發公司科技咨詢部主任,也是無人機團隊的主創成員之一。累計上百個小時的飛行控制訓練與實戰經驗,已經將他錘煉成一位熟練的飛控手。“要知道,目前市場上飛控手一次作業的平均報價高達幾千元,我們積極培養自己員工成功飛控手,可以節省一大筆人工成本呢。”吳軍說。
一切準備就緒,“三、二、一、起飛!”無人機團隊的另一中堅力量李柏松鎮守地面站指揮中心發出指令,無人機輕盈迅速地飛離了地面,地面站隨時播報其爬升速度:“每秒5米、每秒6米、每秒7米……”很快,無人機到達約50米高度,速度保持在每秒7.5米,緊接著開始懸停,地面站的屏幕上出現了無人機傳回的實時航拍圖像,一張圖片分辨率高達2500萬像素。十分鐘后,圖像采集完畢,在地面站與飛控手的配合下,無人機徐徐落地。安全著陸并不意味著當天的巡撿任務已完成,工作人員需要帶著設備回到辦公室,將拍攝內容從相機儲存卡中導出。通過高清晰度圖像的前后比對,有針對性地查找線路故障點與缺陷,為檢修班組執行消缺任務提供了可靠高效的依據。
“這樣的無人機巡檢已經列入我們湖北省電力公司常態化巡檢工作之一,在國網范圍內還是第一家。”湖北省電力公司 檢修公司科技開發公司紀委書記董小青可以稱得上是無人機團隊的“項目經理”,作為一個業務型領導,他幾乎全程參與了湖北省電力公司檢修公司無人機巡檢常態化這塊招牌的打造過程,“而且我們2010年開展的‘小型無人飛行器智能巡檢應用研究’,獲得了湖北省電力公司2011年科技進步三等獎。”“我們的無人機不僅列入常態化巡檢手段,在特高壓線路和電力應急搶修中也取得了讓我們非常驕傲的成績。”據湖北省電力公司檢修公司科技開發公司總經理杜勇介紹,2010年,在1000千伏晉東南—南陽—荊門交流試驗示范工程一回特高壓大負荷試驗現場監控中,湖北省電力公司檢修公司使用無人機檢查桿塔本體設備,特別掛載紅外測溫和紫外光檢測設備針對重點地段線路金具和導線連接處、導線接續管、耐張跳線連接處等開展紅外測溫工作,還使用可見光成像設備全面梳理線路交叉跨越、大跨越地段,開展重要交跨地段的線路弧垂和安全距離測量,成為中國特高壓工程無人機巡檢的“處女航”。
真正讓湖北電力公司檢修公司的無人機“一炮而紅”的是今年春節期間湖北巴東的冰災。今年2月,湖北省范圍內第一輪暴雪冰凍天氣持續多日,多地區電力輸送中斷,搶修工作刻不容緩。最為嚴峻的挑戰來源于海拔2900米高山上幾基110千伏鐵塔的倒塌,現場條件惡劣,難以憑借人工開展事故分析。恩施供電急中生智,請求湖北這支無人機設備支援。董小青當即帶著團隊從咸寧奔赴巴東高山,在冰雪中疾馳了近24小時到達事故現場。“我們的無人機在正常環境下執行任務,電池可以支持30~35分鐘,但由于巴東海拔高、氣溫低達零下17攝氏度,導致飛機一起飛,能效全面下降60%。我們立即更換電池并現場調整作業,幾乎將一趟航程控制在12分鐘之內,最終圓滿完成了這次應急搶修任務。”
搭載小型化設備成重要角色
“除了設備定點檢修和故障查找、電力應急搶修之外,我們的無人機還可以搭載激光雷達設備進行電力線路作業、通道檢查及航拍等。總之,不斷將現有的先進 設備小型化實現機載,不斷拓展無人機平臺應用,是我們接下來的發展方向。”該公司副總經理覃紹先這樣告訴記者,“比如,我們正在與設備廠家合作研發三維激光雷達和紫外光檢測技術及設備,并試圖完成小型化以實現機載,但這項任務還很艱巨。”據李柏松介紹,無人機搭載激光雷達設備在電力線路上作業,能快速準確地獲取輸電線路廊道范圍內的地表三維數據,具有作業速度快,測量精度高、測量數據量大、自動化程度高等特點,有助于提高運檢管理的效率;可實時監控復雜特殊地段和輸電線路安全,為輸電線路防災減災提供科學依據。
利用無人機開展通道檢查及航拍,可以克服復雜地形對巡檢作業的影響,開展各種地形下的輸電線路巡檢作業,大大節省人力物力。湖北省電力公司檢修公司運維部專工胡川說:“我們一開始就做過精細的經濟技術分析,采用無人機巡檢,比傳統的人工巡檢作業經濟、高效、安全風險小。”誠然,不能否認的是,目前國外廠家向中國出口的無人機尚存在諸多問題,例如價格昂貴、維護保養成本高、周期長等。記者甚至了解到,某網省公司無人機團隊在某次常態巡檢過程中,就出現過飛機突然發生技術故障無法正常執行任務的事故,帶來了人身安全隱患。隨后又經歷了數月的送廠返修過程,最終更換了關鍵部件,無人機才回到巡檢團隊手中,開始重新執行任務。
正如杜勇所言,無人機巡檢效率的提高和安全生產的保障光靠無人機巡檢團隊的努力是不夠的,還需要無人機及機載設備廠家的協助,而國際供貨商在及時的技術支撐和售后維護方面,其劣勢顯而易見。
另一個未知的情況是,國網公司今年統一招標采購了數臺無人直升機,標志著其在打造大中小型無人機巡檢作業體系的全盤布局中將要發力。面對小型無人機和大中型無人機在荷載能力上的顯著分野,是大中型無人機搭載一般設備,還是小型無人機搭載小型化設備,究竟哪一種模式更為經濟高效,是未來較長一段時間內,國網公司將要面對的一道選擇題。這道選擇題如何得出最優解,值得持續關注。