无人机巡检变电设备研究进展与展望

doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2022.06.006

湖南电力 ›› 2022, Vol. 42 ›› Issue (6): 32-39.doi: 10.3969/j.issn.1008-0198.2022.06.006

无人机巡检变电设备研究进展与展望

李慧鹏¹, 黄道春¹, 邓永清¹, 李游^2,3, 曾昭强^2,3, 阮江军¹

1.武汉大学电气与自动化学院,湖北武汉 430072;
2.国网湖南省电力有限公司超高压变电公司,湖南长沙 410004;
3.变电智能运检国网湖南省电力有限公司实验室,湖南长沙 410004

收稿日期:2022-10-21 出版日期:2022-12-25 发布日期:2023-01-13
基金资助:
国家自然科学基金(智能电网联合基金)资助项目(U2066217);国网湖南省电力有限公司科技项目(5216A3210015,5216A32100AJ)

Research Progress and Prospect of UAV Inspection of Substation Equipment

LI Huipeng¹, HUANG Daochun¹, DENG Yongqing¹, LI You^2,3, ZENG Zhaoqiang^2,3, RUAN Jiangjun¹

1. School of Electrical Engineering and Automation, Wuhan University, Wuhan 430072, China;
2. State Grid Hunan Extra High Voltage Substation Company, Changsha 410004, China;
3. Substation Intelligent Operation and Inspection Laboratory of State Grid Hunan Electric Power Company Limited, Changsha 410004, China

Received:2022-10-21 Online:2022-12-25 Published:2023-01-13

摘要/Abstract

摘要： 采用无人机巡检变电设备可实现对变电设备的多角度、精细化、高效率巡检,然而无人机巡检变电设备尚处于研究和试点应用阶段,在对相关研究现状进行综述的基础上提出了研究展望:在大范围推广前,建议制定无人机巡检变电设备方面的技术规范和标准,结合不同航迹规划算法的优势,实现全局静态航迹和局部动态航迹的智能规划,构建变电设备缺陷样本库,采用人工神经网络等算法推进隐患缺陷智能诊断;针对现有安全距离研究方面的不足,建议充分考虑变电站环境的特殊性,提出面向变电站的无人机作业安全距离确定方法,并开展电场和磁场环境下的测控性能安全距离试验,提出安全距离判据,采用机器学习、数据拟合等方式建立无人机临近异型电极/导体安全距离快速分析方法。

关键词: 变电站, 变电设备, 无人机, 巡检, 安全距离

Abstract: The use of UAV inspection of substation equipment can achieve multi-angle, refined and high-efficiency inspection of substation equipment. However, UAV inspection of substation equipment is still at the period of research and pilot application. Research perspectives are presented based on a review of the current state of relevant research. Before large-scale promotion, it is recommended to develop technical specifications and standards for UAV inspection of substation equipment and combineing the advantages of different trajectory planning algorithms to realize the intelligent planning of global static trajectory and local dynamic trajectory. In addition, a sample library of substation equipment defects is build and algorithms such as artificial neural networks is used to promote intelligent diagnosis of hidden defects. In view of the deficiencies in the existing safety distance study, it is recommended to fully consider the special characteristics of the substation environment, and propose a safety distance determination method for UAV operations in substations. The safety distance tests of UAV measurement and control performance under electric field and magnetic field environment are carried out and the safety distance criterion is proposed. In addition, the fast analysis method of safety distance of UAV near heterogeneous electrode/conductor is established by using machine learning and data fitting.

Key words: substation, substation equipment, UAV, inspection, safety distance

中图分类号:

TM63

李慧鹏, 黄道春, 邓永清, 李游, 曾昭强, 阮江军. 无人机巡检变电设备研究进展与展望[J]. 湖南电力, 2022, 42(6): 32-39.

LI Huipeng, HUANG Daochun, DENG Yongqing, LI You, ZENG Zhaoqiang, RUAN Jiangjun. Research Progress and Prospect of UAV Inspection of Substation Equipment[J]. Hunan Electric Power, 2022, 42(6): 32-39.

参考文献

[1]代君,管宇峰,任淑红.多旋翼无人机研究现状与发展趋势探讨[J].赤峰学院学报(自然科学版),2016,32(16):22-24.
[2]王新阳.多旋翼无人机在线路巡检中的应用研究[J].科技与创新,2022(16):165-167.
[3]丘荣中.变电站无人机巡检技术的发展探讨[J].机电信息,2019(30):93-94.
[4]王奎,郑志勇,潘飞.变电站智能巡检机器人的应用[J].科技与创新,2018(7):148-149.
[5]李静.变电站智能巡检系统研究[D].青岛:青岛理工大学,2012.
[6]王伟光,钟明才,门宏跃,等.无人机于变电站数据采集与监控系统的设计探析[J].中国新通信,2020,22(23):55-56.
[7]罗泽雄,刘秀,罗志勇,等.高精度无人机在变电站巡检中的应用[J].工程技术研究,2020,5(23):244-245.
[8]中国电力企业联合会. 1 000 kV变电站运行规程第3部分:设备巡检:DL/T 306.3—2010[S].北京:中国电力出版社,2011.
[9]中国电力企业联合会.变电设备巡检系统:DL/T 1036—2021[S].北京:中国电力出版社,2021.
[10]唐丽媛,杨占东,李强,等.微型无人机在220kV变电站高空巡检中的应用[J].内蒙古科技与经济,2021(20):96-98.
[11]陈宇,马成龙.变电站无人机自主巡检系统的设计应用[J].机械研究与应用,2022,35(3):123-125.
[12]上官海洋,李信,杨天培,等.无人机在变电站中的应用模式探讨[J].电工技术,2021(18):138-140.
[13]王欣,邵海飞,李浩涛,等.变电站联合巡视系统设计及实现[J].云南电力技术,2021,49(6):93-97.
[14]张海华,陈昊,李中烜,等.变电站油位表计设备的无人机巡检系统研究[J].湖南电力,2022,42(1):48-52.
[15]孟延辉,赵冀宁,付炜平,等.无人机在变电站巡检中的应用研究[J].电工技术,2018(21):97-98.
[16]李瞻宇,陈志林,姚磊.基于5G无人机电力巡维的实现与研究[J].数字通信世界,2019(7):57,71.
[17]冯河清,鹿可可,文裕钧,等.基于航拍图像的输电线路导线损伤识别技术[J].传感技术学报,2022,35(8):1123-1130.
[18]林泓宏,黄彬佳,李堉鋆.变电站无人机自动巡检技术研究[J].电气开关,2022,60(2):39-42.
[19]徐海奇,吕翠芳,田壁源,等.无人机自主巡检在变电站中的应用研究[J].机电信息,2021(26):30-31.
[20]孙小磊,林童,陈昊,等.变电站室内二次屏柜无人机巡检系统研究[J].湖北电力,2021,45(6):99-105.
[21]郑琪.输电线路电场信息在巡线无人机避障中应用的研究[D].重庆:重庆大学,2019.
[22]刘壮,杜勇,陈怡,等.±500 kV直流输电线路直线塔无人机巡检安全距离仿真与试验[J].高电压技术,2019,45(2):426-432.
[23]郑天茹,孙立民,娄婷婷,等.基于电磁场计算的输电线路无人机巡检安全飞行区域确定方法[J].山东电力技术,2018,45(2):27-30,34.
[24]高旭东.无人机线路巡检安全距离的分析与测量[D].太原:太原理工大学,2019.
[25]史星涛.±500 kV换流站无人机巡检路径规划研究[D].宜昌:三峡大学,2021.
[26]Chen D., Guo X., Huang P., et al. Safety Distance Analysis of 500 kV Transmission Line Tower UAV PatrolInspection[J]. IEEE Journal on Electromagnetic Compatibility Practice and Applications, 2020, 2(4): 124-128.
[27]许家文,阴酉龙,万能,等.超特高压直流输电线路密集通道电磁场对无人机的影响[J].电工技术,2021(7):125-130,133.
[28]杨鑫,胡聪,石俏,等.220 kV输电线路无人机巡检的安全距离的计算[J].现代工业经济和信息化,2021,11(8):220-221,224.
[29]吴军,刘壮,吴向东,等.直流输电线路中无人机巡检安全距离电场仿真分析[J].湖北电力,2017,41(4):14-19.
[30]中国电力企业联合会.电磁兼容试验和测量技术工频磁场抗扰度试验:GB/T 17626.8—2006[S].北京:中国标准出版社,2007.
[31]Park J-Y, Kim S-T, Lee J-K, et al. Method of operating a GIS-based autopilot drone to inspect ultrahigh voltage power lines and its field tests[J]. Field Robotics,2020, 37(3): 345-361.
[32]Langåker H-A, Kjerkreit H, Syversen CL, et al. An autonomous drone-based system for inspection of electrical substations[J]. International Journal of Advanced Robotic Systems, 2021, 18(2):1-15.
[33]邓金锁.220 kV变电站无人机巡检安全距离研究[D].吉林:东北电力大学,2022.
[34]梁文勇,吴大伟,谷山强,等.输电线路多旋翼无人机精细化自主巡检航迹优化方法[J].高电压技术,2020,46(9):3054-3061.
[35]胡洋.电力巡线无人机航迹规划研究[D].阜新:辽宁工程技术大学,2021.
[36]戴永东,姚建光,李勇,等.基于定点化自适应选择卷积神经网络的电力缺陷识别方法[J].高电压技术,2021,47(11):3827-3836.
[37]盛戈皞,钱勇,罗林根,等.面向新型电力系统的电力设备运行维护关键技术及其应用展望[J].高电压技术,2021,47(9):3072-3084.
[38]王波,马富齐,董旭柱,等.电力深度视觉:基本概念、关键技术与应用场景[J].广东电力,2019,32(9):3-10.
[39]姜骞,刘亚东,严英杰,等.电力设备多源异构数据空间合成与立体展示方法[J].高电压技术,2022,48(1):66-74.
[40]张宁,马国明,关永刚,等.全景信息感知及智慧电网[J].中国电机工程学报,2021,41(4):1274-1283,1535.

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[1]	梁金正, 梁九龄, 熊振冬, 郝俊聪, 孙超, 李希喆. 基于全寿命周期成本的变电站设计方案比选方法研究[J]. 湖南电力, 2023, 43(3): 115-119.
[2]	马兆兴, 陈昊, 唐毅, 沙浩源, 蒋旻奕. 变电站高压电气设备的可靠性研究方法综述[J]. 湖南电力, 2023, 43(2): 53-59.
[3]	赵世华, 谢彦彬, 黄紫旻, 毕茂强. 变电站进线段在线监测装置地线取能方法研究[J]. 湖南电力, 2022, 42(6): 90-93.
[4]	张家盛, 梁进兴. 基于深度学习的无人机巡检架空输电线路金具锈蚀缺陷检测方法[J]. 湖南电力, 2022, 42(5): 75-78.
[5]	曾小辉, 陈小惠, 朱庆, 李明娟, 杜沐恩. 电力光传输系统自动巡检工具的设计与实现[J]. 湖南电力, 2022, 42(5): 79-84.
[6]	郭杨, 陈昊, 高世宇, 顾浩, 李义峰. 断路器本体三相不一致保护回路性能优化提升措施[J]. 湖南电力, 2022, 42(5): 90-94.
[7]	赵文钦, 肖辉, 张茂林, 李逸航, 龙飞宇, 文章. 变电站锂电池并联系统与级差配合研究[J]. 湖南电力, 2022, 42(4): 23-27.
[8]	陈禹志, 徐浩, 董亚丽, 孙晓佳, 李鹏, 陈志彪, 边虎塞. 电力系统继电保护自动专业巡检技术研究[J]. 湖南电力, 2022, 42(4): 95-98.
[9]	吴锦秋, 刘汉君, 杨家开, 陈宇浩. 可见光影像与激光雷达点云融合技术在配网树障巡检中的应用[J]. 湖南电力, 2020, 40(6): 45-.
[10]	文飞, 周赞, 柳灿. 湖南地区变电站装配式防火墙试点应用研究[J]. 湖南电力, 2020, 40(6): 49-.
[11]	肖俊先, 王珂, 李林山, 董国琴, 徐浩. 主变压器零序过电压保护动作分析与对策[J]. 湖南电力, 2020, 40(6): 88-.
[12]	潘华, 李辉, 严亚兵, 毛文奇, 黎刚, 尹超勇. 智慧变电站二次及辅控系统新技术分析[J]. 湖南电力, 2020, 40(4): 68-73.