架空輸電線路防外力破壞智能管控系統(tǒng)設(shè)計

1、架空輸電線路防外力破壞智能管控系統(tǒng) 設(shè)計巢亞鋒 徐志強 段建家 王成 王峰 岳石國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院國網(wǎng)湖南省電力公司益陽供電分公司摘要：受經(jīng)濟(jì)發(fā)展和電網(wǎng)建設(shè)的影響，近年來輸電線路外力破壞故障一直居高不下， 外力破壞己成為線路故障停運的主要原因。然而，傳統(tǒng)以班組和設(shè)備主人為核心 的粗放型管理方式在外破隱患增加、維護(hù)線路變長的情況下人力物力需求高、效 率低下、管控難以到位等問題口益明顯。針對此問題，提出建立防外力破壞智能 管控系統(tǒng)，并對系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計，通過該系統(tǒng)可實現(xiàn)外力破壞集中化、流程化、 標(biāo)準(zhǔn)化、精益化管控，實現(xiàn)生產(chǎn)資料集中管理，工作全過程跟蹤、人員自動化管 控，提高外力破壞管控

2、整體水平和供電可靠性。關(guān)鍵詞：架空輸電線路;外力破壞;智能管控系統(tǒng);設(shè)計;收稿日期：2017-06-12design of antiexternol damage intelligent control system for overhead transmission lineschao yafeng xu zhiqiang duan jianjia wang chengwang feng yue yishistate grid hunan electrie power corporationresearch institute; state grid hunan electriepower

3、corporation yiyang power supply company;abstract：affected by economic development and power grid construction, external damage of tremsmission line fai 1 ure was high in recent years. and external damage has become the main reason for line failure. however, undor the development of power grids and i

4、ncrease of the hidden risk, the traditional management approach which centered on the operation group and the mas ter of the equipme nt exposed a lot of problems, such as high dema nd for human, 1 ow efficiency, difficult control in place and so on. in view of this problem, it puts forward and desig

5、ned the cstablishment of anti-external damage intelligent control system. user can use this system to achieve centralized, processed, standardized and lean management. it can improve the overall level of anti-external damage and power supply reliability.keyword：overhead transmission lines; external

6、clamage; intelligent control system; design;received： 2017-06-12近年來由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展，城市、交通基礎(chǔ)建設(shè)及個人施工急劇增加，輸電線路面臨 外力破壞造成供電屮斷的威脅口益嚴(yán)峻。據(jù)統(tǒng)計，2006年至2012年蒙東電網(wǎng)輸 電線路外破跳閘占總跳閘次數(shù)的23. 84%,外破故障重合閘不成功次數(shù)占總重合 閘不成功次數(shù)的39. 53%;2011年武漢供電公司輸電線路外破故障占全年跳閘事 故的43%;2010年國家電網(wǎng)公司外力破壞事件占比為20. 5%,但外力破壞造成的 故障停運率達(dá)34. 8%l-7o可見，外力破壞已成為線路故障停運的主要原因。

7、面對嚴(yán)峻的外力破壞形勢，電力公司管理上仍然沿用傳統(tǒng)的以設(shè)備主人為核心， 以生產(chǎn)班組為基本管理單元。然而隨著輸電線路的增多和外力破壞形勢惡化，越 來越暴露出這種粗放型管理方式效率低、人員管控困難、過程管控繁瑣且規(guī)范性 和及吋性不足等缺點。分析了當(dāng)前外破故障形勢，歸納總結(jié)目前防治方法存在的不足，提出建立外力 破壞智能管控平臺的思路，并對其構(gòu)架進(jìn)行了設(shè)計，以期為實現(xiàn)線路防外力破 壞集中式、標(biāo)準(zhǔn)化管控，加強資源利用效率，提高供電可靠性提供參考。1外力破壞現(xiàn)狀及采取的措施1.1外力破壞定義輸電線路外力破壞是指人們有意或無意造成的線路非正常運行，主要可分為五 大類:施工（機械）破壞、山火、異物短路、樹竹碰

8、線及其他。1. 2外力破壞現(xiàn)狀對國家電網(wǎng)公司20142016年期間500 k v及以上電壓等級交直流架空輸電線 路發(fā)牛的外破故障進(jìn)行了統(tǒng)計，統(tǒng)計結(jié)果見表1。表1國家電網(wǎng)公司20142016年外破故障情況下載原表由表1可知，20142016年外力破壞造成的故障停運占總故障停運數(shù)的30%以 上?？梢?，外力破壞在架空輸電線路故障中占比高、故障停運率高，一旦發(fā)生極 易造成短路故障和輸電線路永久性破壞，并造成供電中斷。因此，改進(jìn)當(dāng)前防外 破措施，提升外力破壞故障預(yù)防預(yù)警水平，對線路運維和提高供電可靠性具有 重要意義。1.3已采取的措施和存在的不足目前輸電單位針對外破故障采取的措施主要分為組織措施和技術(shù)措

9、施兩大類 1,8-10。1. 3. 1組織措施1）政-企聯(lián)合、企-企聯(lián)合。電力企業(yè)與警務(wù)部門聯(lián)合，推動電力執(zhí)法建設(shè)，加 大電力犯罪打擊力度；電力部門與林業(yè)部門聯(lián)合，通過信息共享，共同防治山火 發(fā)牛；電力部門與公路、鐵路、油氣等基建部門聯(lián)合，就重點工程簽訂安全協(xié)議, 保障工程施工及輸電線路安全。2）建立群眾護(hù)線網(wǎng)絡(luò)。建立以設(shè)備管理人員為核心、護(hù)線人員、鄉(xiāng)鎮(zhèn)負(fù)責(zé)人、 屬地供電所人員、林業(yè)管理人員等共同參與的群眾護(hù)線網(wǎng)絡(luò)，按照區(qū)段就近管理 原則，輔助設(shè)備主人維護(hù)線路安全，發(fā)現(xiàn)線路隱患，及時上報施工外破、山火信 息。3）線路排查。派人定期巡視輸電線路，對線路上的外力破壞隱患進(jìn)行收集，登 記造冊，更新信

10、息，提出管控措施。并派專人對施工外破現(xiàn)場進(jìn)行勘查，告知施 工單位安全注意事項，簽署安全協(xié)議。4）加強宣傳。在施工密集期間，重點時段組織人員開展沿線發(fā)放宣傳冊、流動 車廣播宣傳、張貼宣傳海報等工作，對沿線群眾進(jìn)行電力安全常識宣傳。并組織 線路保護(hù)區(qū)施工管理人員集屮學(xué)習(xí)。1. 3. 2技術(shù)措施1）巡視和值守。在重點時節(jié)對重點區(qū)域進(jìn)行頻率較高的不定期巡視，了解隱患 點狀況，及時發(fā)現(xiàn)隱患。對有大型機械作業(yè)、可能破壞桿塔基礎(chǔ)的取土、祭祖季 節(jié)多墳山雜草區(qū)域及其他施工復(fù)雜容易發(fā)牛事故的牛產(chǎn)現(xiàn)場，派專人值守現(xiàn)場 保障安全。2）補強和警示。針對施工場所、易偷盜場所，采取護(hù)墩、圍墻、護(hù)坡、防盜螺 栓等措施，保護(hù)

11、電力設(shè)施。在施工場所、綠化植樹區(qū)域、墳山區(qū)域、魚塘等容易 造成事故的區(qū)域，安裝警示標(biāo)志，圍欄等提醒施工人員。3）視頻監(jiān)控。在施工現(xiàn)場裝設(shè)視頻攝像頭，連接攝像頭與電腦、手機終端，工 作人員通過手機、網(wǎng)絡(luò)電視監(jiān)控現(xiàn)場情況，確?，F(xiàn)場安全。改進(jìn)的視頻裝置還可 以通過自動計算對靠近導(dǎo)線的行為進(jìn)行聲光報警、并提醒設(shè)備管理人員。4）其他護(hù)線措施。遠(yuǎn)程控制無人機對輸電線路進(jìn)行巡視，并對發(fā)現(xiàn)的外破隱患、 山火和線路保護(hù)區(qū)內(nèi)施工進(jìn)行拍照、視頻錄像。通過衛(wèi)星監(jiān)測對山火熱點廣域式 識別，監(jiān)測山火的發(fā)生，根據(jù)山火點位置，在聯(lián)系護(hù)線人員，了解山火現(xiàn)場情 況。面對越來越復(fù)雜的輸電線路和運行環(huán)境，傳統(tǒng)的管理方法主要存在以下7

12、個方 而的不足：1）缺少統(tǒng)一而全而的數(shù)據(jù)庫。目前分散式的管理方式導(dǎo)致各類桿塔基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、 工作人員數(shù)據(jù)、生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)、線路隱患檔案各自保存，無統(tǒng)一記錄及標(biāo)準(zhǔn)格式, 查閱及更新過程中效率低下，無統(tǒng)一管理目錄，信息交互依賴專門的管理人員。2）缺少統(tǒng)一的信息交互平臺。桿塔實地走向圖和坐標(biāo)資料、外部視頻聲光裝置、 衛(wèi)星監(jiān)測信息、天氣預(yù)測預(yù)警信息和用戶手機終端缺少一個信息交互系統(tǒng)，未實 現(xiàn)所有資料的統(tǒng)一管理、自動判斷、及時通知和隨時查閱。3）缺少有效的人員管控平臺。人員外岀巡視、現(xiàn)場值守、狀態(tài)檢修、走訪施工 單位等過程中，管理人員無法查閱牛產(chǎn)人員工作狀態(tài)，無法準(zhǔn)確獲知到位情況 及工作質(zhì)量是否符合要求等。4

13、）宣傳工作效率低下，無法緊跟時代。目前依賴的宣傳方式依然是依靠人工粘 貼海報，發(fā)放宣傳冊，流動廣播等形式，不僅浪費巨大的人力物力，而且宣傳 效果不理想。5）缺少統(tǒng)一的流程標(biāo)準(zhǔn)化管理系統(tǒng)。隱患發(fā)現(xiàn)、上報、管控措施、隱患消除等 過程依賴設(shè)備主人和相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的自由安排，對設(shè)備主人技能和責(zé)任心依賴程度 高，管控和查閱困難。6）缺少統(tǒng)一的預(yù)測預(yù)警系統(tǒng)。衛(wèi)星監(jiān)測、山火識別、天氣預(yù)警等預(yù)測預(yù)警信息 傳遞緩慢，高度依賴各部門間會議、口頭及郵件傳遞，存在信息表述不完整、傳 遞時間長、傳遞效率低。7）缺少統(tǒng)一的專業(yè)對外協(xié)作團(tuán)隊，導(dǎo)致在對政府部門、其他企業(yè)、其他部門的 協(xié)作工作中效率低下，工作無法有效開展，難以督促其

14、他政企落實安全協(xié)議上 的規(guī)定，政企聯(lián)合流于形式。2防外力破壞智能管控系統(tǒng)設(shè)計2.1防外力破壞智能管控系統(tǒng)構(gòu)架為消除傳統(tǒng)粗放型防外力破壞管理的弊端，實現(xiàn)各部門協(xié)作管理和資源共享， 實現(xiàn)資料、人員、管理、處置流程化和標(biāo)準(zhǔn)化，增加信息和資源利用率，有效提 升外力破壞防治綜合水平，提出建立統(tǒng)一的防外力破壞智能管控系統(tǒng)，并進(jìn)行 了需求分析，其原理如圖1所示，其構(gòu)架如圖2所示。圖1防外力破壞智能管控系統(tǒng)原理下載原圖圖2防外力破壞智能管控系統(tǒng)構(gòu)架下載原圖該系統(tǒng)與己有精益管理系統(tǒng)、線路地理信息系統(tǒng)及電網(wǎng)運檢單位建立數(shù)據(jù)接口， 并與外部在線監(jiān)測裝置、報警系統(tǒng)、手機終端相關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、人員、 隱患、在線

15、監(jiān)測、影像檔案等及時交互和分析，具有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、人員管理、 外部隱患監(jiān)測、外力破壞預(yù)測預(yù)警、外破事件處置、過程資料存檔等功能。2. 2基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫構(gòu)架如圖3所示，防外力破壞智能管控系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫包含防外破 基礎(chǔ)資料數(shù)據(jù)庫（法律法規(guī)、政府文件、內(nèi)部文件、運檢資料等）、防外破人員 數(shù)據(jù)庫、線路臺賬數(shù)據(jù)庫、外破隱患數(shù)據(jù)庫、施工車輛機械人員數(shù)據(jù)庫、防外破 裝備數(shù)據(jù)庫、山火植被分布圖等。防外力破壞智能管控系統(tǒng)與電網(wǎng)公司已有系統(tǒng) 等建立數(shù)據(jù)接口，同步更新設(shè)備更改、地理位置變動、資產(chǎn)報廢等信息，利用人 員數(shù)據(jù)庫，賦予相關(guān)生產(chǎn)人員權(quán)限，使其可以對權(quán)限內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。2. 3數(shù)據(jù)交互管理防外力破壞

16、智能管控系統(tǒng)與已有數(shù)據(jù)管控系統(tǒng)、外部視頻監(jiān)控裝置、生產(chǎn)現(xiàn)場無 線監(jiān)控裝置、生產(chǎn)人員手機終端相連接，實現(xiàn)各信息終端數(shù)據(jù)交互、自動分析、 情報推送等功能。自動接收山火情報、天氣預(yù)測預(yù)警、衛(wèi)星紅外監(jiān)測信息，并及 時推送相關(guān)牛產(chǎn)人員，實現(xiàn)牛產(chǎn)人員與防災(zāi)減災(zāi)信息交互零延時;通過與牛產(chǎn)人 員手機終端建立數(shù)據(jù)連接，生產(chǎn)管理人員可以利用防外破系統(tǒng)編制計劃任務(wù)， 及時推送生產(chǎn)人員手機終端，生產(chǎn)人員利用手機拍照、錄音、錄像并上傳系統(tǒng), 簡化任務(wù)計劃告知流程，實現(xiàn)資料實時上傳，任務(wù)處置及時匯報;通過與生產(chǎn)現(xiàn) 場監(jiān)視監(jiān)控設(shè)備建立數(shù)據(jù)連接，自動接收監(jiān)控設(shè)備數(shù)據(jù)，實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場跟蹤監(jiān) 控功能。2. 4人員管理通過防外破人員

17、數(shù)據(jù)庫和工作人員手機終端，可以實現(xiàn)人員數(shù)據(jù)管理、人員任務(wù) 管理、人員軌跡跟蹤、人員培訓(xùn)、宣傳等功能，如圖4所示。利用防外力破壞智 能管控系統(tǒng)，結(jié)合人員權(quán)限系統(tǒng)，生產(chǎn)管理人員使用系統(tǒng)實現(xiàn)任務(wù)創(chuàng)建、任務(wù)審 核、任務(wù)發(fā)布，信息推送、結(jié)束任務(wù)全過程管控，連接手機終端，生產(chǎn)人員使用 手機終端實現(xiàn)任務(wù)接收、現(xiàn)場情況匯報、任務(wù)結(jié)束匯報全過程系統(tǒng)跟蹤處理。通 過工作人員填報的危險等級選擇以短信或自動電話通知的形式通知相關(guān)人員， 迅速做出處置措施。圖4人員管理實現(xiàn)構(gòu)架下載原圖 2.5宣傳培訓(xùn)管理宣傳培訓(xùn)構(gòu)架如圖5所示，工作人員使用固定格式和條目上傳培訓(xùn)資料，在系 統(tǒng)內(nèi)建立培訓(xùn)資料清冊，分別對管理人員、生產(chǎn)人員和

18、群眾推送不同培訓(xùn)內(nèi)容。 系統(tǒng)將防外破管理資料、管理辦法、典型案例等內(nèi)容推送至相關(guān)人員，促進(jìn)管理 人員防外破管理水平提升。系統(tǒng)與外部網(wǎng)絡(luò)建立連接，并建立統(tǒng)一的輸電線路公 眾號或其他新媒體平臺，工作人員通過系統(tǒng)上傳輸電線路基本安全知識、線下建 房、施工、桿塔周圍取土等帶來的危害，以漫畫、動畫等形式推送至媒體平臺，民 眾從手機客戶端獲取并學(xué)習(xí)相關(guān)知識，可提高群眾安全意識。2. 6流程標(biāo)準(zhǔn)化管控利用防外力破壞智能管控系統(tǒng)，針對隱患發(fā)現(xiàn)、隱患上報、隱患處置、隱患消除 全過程，實現(xiàn)管控流程標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，提升工作效率和管控質(zhì)量。針對各類隱 患，設(shè)計固定的上報格式和候選內(nèi)容，對隱患類型進(jìn)行細(xì)分，建立隱患樹狀

19、篩 選條目，建立處理措施常用清單，實現(xiàn)隱患登記標(biāo)準(zhǔn)化。隱患流程由生產(chǎn)人員現(xiàn) 場勘查無誤后發(fā)起，通過生產(chǎn)管理人員審核，錄入任務(wù)計劃，提前推送生產(chǎn)人 員，牛產(chǎn)人員接受任務(wù)后，進(jìn)行現(xiàn)場管控和消缺，并上報圖片和文字說明，提 岀后續(xù)管控意見，推送生產(chǎn)管理人員，經(jīng)生產(chǎn)管理人員驗收無問題后終結(jié)隱患 流程。2. 7預(yù)測預(yù)警管理 運維單位在施工區(qū)域輸電設(shè)備上裝設(shè)視頻及報警裝置，通過移動網(wǎng)絡(luò)與防外力 破壞系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)連接，并根據(jù)實際情況設(shè)置報警距離和報警級別。當(dāng)大型機械 車輛進(jìn)入線路保護(hù)區(qū)內(nèi)時，防外力破壞系統(tǒng)鎖定車牌并拍照，對機械車輛進(jìn)行 識別，調(diào)用機械庫數(shù)據(jù)，記錄車輛活動信息；當(dāng)機械車輛進(jìn)入危險區(qū)域時，系統(tǒng) 自

20、動電話通知車輛駕駛員和設(shè)備管理人員。系統(tǒng)自動讀取防災(zāi)中心衛(wèi)星山火熱點 信息，根據(jù)熱點所在地的線路分布，發(fā)送告警信息到設(shè)備主人和生產(chǎn)管理人員， 實現(xiàn)山火報警管理。2. 8設(shè)備管理在防外破設(shè)備投運時，同步錄入防外力破壞智能管控系統(tǒng)，實現(xiàn)防外破設(shè)備投 產(chǎn)、運行、報廢全過程管理。生產(chǎn)人員可以隨時查閱設(shè)備運行狀況和分布情況，在 設(shè)備達(dá)到使用年限時自動提醒生產(chǎn)人員，設(shè)備運行岀現(xiàn)故障后自動報警，將傳 統(tǒng)分散式的外破設(shè)備管控和記錄方式通過防外破智能管控系統(tǒng)統(tǒng)一管理，實現(xiàn) 防外力破壞設(shè)備精益化管控。3防外力破壞智能管控系統(tǒng)實現(xiàn)3.1施工機械外破管控牛產(chǎn)人員錄入隱患信息，系統(tǒng)自動關(guān)聯(lián)缺陷桿塔和地理位置，并推送至牛

21、產(chǎn)管 理人員賬戶；生產(chǎn)管理人員接到隱患上報后，通過手機或電腦終端，查詢隱患內(nèi) 容，查看隱患現(xiàn)場圖片和描述，并選擇合適的管控措施和人員，通過系統(tǒng)發(fā)布 任務(wù);生產(chǎn)人員接受任務(wù)后，工作全過程系統(tǒng)通過手機跟蹤工作人員行動軌跡， 對工作人員擅離職守、離開工作位置等行為予以記錄和報警提示;工作人員通過 規(guī)定格式和文字、圖片上報現(xiàn)場情況;系統(tǒng)將隱患內(nèi)容同時推送至隱患地理坐標(biāo) 附近護(hù)線人員、聯(lián)絡(luò)人員等;隱患消除后，生產(chǎn)人員拍照、記錄現(xiàn)場情況，上傳 系統(tǒng)，并開啟結(jié)束隱患的申請;系統(tǒng)推送申請至生產(chǎn)管理人員，經(jīng)核實隱患確已 消除，其流程如圖6所示。3.2山火外破管控生產(chǎn)人員線獲得山火隱患后通過手機或公司電腦終端按照

22、規(guī)定的格式錄入隱患 信息;系統(tǒng)自動關(guān)聯(lián)缺陷桿塔和地理位置，并根據(jù)隱患類型，發(fā)出隱患預(yù)警;系 統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測到的山火位置，推送警告信息至設(shè)備主人和相關(guān)護(hù)線人員；系統(tǒng)通過 牛產(chǎn)人員手機gps定位人員位置，實現(xiàn)人員軌跡跟蹤，保證牛產(chǎn)人員巡視和值 守到位;生產(chǎn)人員發(fā)現(xiàn)火情后，立即拍照并上傳系統(tǒng)，系統(tǒng)推送至生產(chǎn)管理人員, 管理人員制定相應(yīng)措施。其流程如圖7所示。圖7防山火外破管控流程 下載原圖3.3防外力破壞智能管控系統(tǒng)的優(yōu)勢1）避免傳統(tǒng)管理屮基礎(chǔ)資料丟失嚴(yán)重等問題。實現(xiàn)基礎(chǔ)資料集屮管理、多人審 核，極大地提高了資料準(zhǔn)確度和重復(fù)使用效率，齊類生產(chǎn)管理人員可以隨時查 看導(dǎo)出，減輕了人員工作負(fù)擔(dān)。2）縮小因工作

23、人員水平差異造成的工作質(zhì)量差。避免了人員因素造成的工作質(zhì) 量參差不齊等問題，實現(xiàn)所有生產(chǎn)管理流程標(biāo)準(zhǔn)化，改變信息傳遞渠道，實現(xiàn) 人員生產(chǎn)全過程跟蹤管控，避免因人員工作積極性和水平差異造成的工作質(zhì)量 下降。3）開啟輸電線路生產(chǎn)管理大數(shù)據(jù)時代。避免了歷史數(shù)據(jù)管理耗費大量人力物力 且各類數(shù)據(jù)丟失嚴(yán)重等問題，實現(xiàn)全電了檔案管理，以某省或地區(qū)為單位儲存 數(shù)據(jù)，以系統(tǒng)化的方式對各類型資料分類管理記錄，實現(xiàn)長吋間大數(shù)據(jù)分析，找出各地區(qū)外破規(guī)律，實現(xiàn)差異化防外破管控，為未來云計算、云分析提供了數(shù) 據(jù)基礎(chǔ)。4）實現(xiàn)傳統(tǒng)管理方式到現(xiàn)代化管理方式的過渡。避免了傳統(tǒng)粗放型管理方式管 理效率低、人員管控難等問題，實現(xiàn)自動化零延遲的信息傳遞，牛產(chǎn)管理全過程 標(biāo)準(zhǔn)化流程管控，人員管理全過程跟蹤，實現(xiàn)管理智能化、生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化，降低生 產(chǎn)成本，提高防外破生產(chǎn)管理整體質(zhì)量。4結(jié)論1) 近年來輸電線路外力破壞故障居高不下，且外力破壞故障故障停運率達(dá)總故 障停運率的30%以上。2) 傳統(tǒng)防外力破壞管控方式粗放且效率低下，面臨數(shù)據(jù)管理分散、信息交