科技改變生活 · 科技引領未來
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勇于探索 順應數(shù)字化運檢技術革新浪潮
為貫徹國網(wǎng)公司數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展戰(zhàn)略，落實現(xiàn)代設備管理體系構(gòu)建的有關要求，國網(wǎng)冀北電力深入推進直流換流站智能運檢技術水平提升，運用全景視頻融合、多維信息呈現(xiàn)和數(shù)字孿生等先進技術，在數(shù)字換流站建設方面開展了大量卓有成效的探索和嘗試。
閥廳設備作為換流站的心臟，設備帶電后人員將無法進入。運行人員通過閥廳墻壁上部署的工業(yè)電視和紅外探頭，對換流閥等核心設備進行全面監(jiān)控，確保換流站長周期安全穩(wěn)定運行。自2020年6月投運以來，張北柔直電網(wǎng)試驗示范工程已安全穩(wěn)定運行800余日，累計匯集新能源電量約100億度。
中都換流站每個單極閥廳安裝有12個閥塔，每個閥塔由16根絕緣子支撐，每個閥塔上安裝有132個子模塊。隨著公司內(nèi)外部對換流站運行可靠性要求的不斷提升，在無人環(huán)境下，實現(xiàn)對室內(nèi)復雜結(jié)構(gòu)設備近距離無死角查驗，具備指哪看哪、自主巡視、智能判定等功能，為運檢人員高效工作助力。
作為數(shù)字換流站技術的重要補充，目前，國網(wǎng)冀北電力不斷推動閥廳無人巡檢技術落地，進一步優(yōu)化現(xiàn)場設備運行數(shù)據(jù)分析與智能技術手段的結(jié)合，扎實推動換流站數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
首飛成功 國網(wǎng)冀北電力攻克多項重大技術難題
近年來，多旋翼無人機快速發(fā)展。無人機憑借其靈活度高、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉和可垂直升降等優(yōu)點，成為電力設備巡檢的重要補充手段。目前，無人機自主巡檢在輸電和配電領域應用比較廣泛成熟，在變電站和換流站室外巡檢方面也有一定的應用。
國網(wǎng)冀北電力積極貫徹國網(wǎng)公司直流專業(yè)數(shù)字化頂層設計有關部署，秉承“智巡為主、人巡為輔”的原則，穩(wěn)步推進換流站閥廳室內(nèi)無人機自主飛行巡檢方案落地。針對全封閉空間、強電磁干擾、高電壓環(huán)境、高密度結(jié)構(gòu)的閥廳，聚焦無人機抗電磁干擾、精確定位、自主飛行等重大難題開展技術攻關，保障巡檢方案順利落地。
抗電磁干擾技術
換流站閥廳作為布置換流閥等核心設備的重要建筑，采用全金屬屏蔽結(jié)構(gòu)，用以屏蔽外部電磁干擾及無線電信號。此外，換流閥工作時會產(chǎn)生比較強的電磁場，容易對電子和電器設備造成干擾。因此對無人機及其保障裝備電磁抗干擾技術提出了很高的要求。
為了解決該問題，閥廳無人機采用雙頻段調(diào)頻技術和跳頻技術相結(jié)合的無線通信手段，以此保證某一頻率、某一信道在受到電磁干擾的條件下，能夠自動跳轉(zhuǎn)頻率、信道保障無人機與控制端無線信號的穩(wěn)定，確保飛行作業(yè)安全性。不僅如此，由于換流閥帶電運行條件下禁止人員進入，無人機自主巡檢系統(tǒng)中的無人機子系統(tǒng)、通信子系統(tǒng)、航空站子系統(tǒng)等保障裝備均采用雙套冗余配置，確保超強電磁場環(huán)境下系統(tǒng)運行的可靠性，全面提升年檢周期內(nèi)的無人機全天候保障能力。
室內(nèi)精準定位技術
一般情況下，無人機在室外飛行自主巡檢需要無人機能夠?qū)崟r接收到衛(wèi)星GPS位置信息信號、網(wǎng)絡RTK精準定位信號，以保證無人機按照規(guī)劃航線自主導航、自主飛行、自主精準定點懸停拍照。而換流站閥廳這樣的室內(nèi)空間定位與室外空間定位技術存在很大不同，無人機在室內(nèi)空中飛行時，同樣需對無人機進行精準的空間定位，需要構(gòu)建三維坐標系統(tǒng)。閥廳室內(nèi)部署自有空間定位系統(tǒng)（UWB超寬帶室內(nèi)定位系統(tǒng)），并結(jié)合視覺識別定位系統(tǒng)用以滿足無人機的室內(nèi)精準定位要求。
自主飛行技術
該系統(tǒng)通過無人機巡檢平臺集中管控，結(jié)合數(shù)字化換流站DCK高級應用模塊，可以一鍵式操控前端集控無人機執(zhí)行智能巡檢作業(yè)任務，雙機智能航空站（一站雙機）提供保障平臺，實現(xiàn)對兩臺無人機的存放、雙機智能換電、協(xié)同飛行、自主飛行、應急飛行、全天候高效作業(yè)。
目前，國網(wǎng)冀北電力已完成換流閥空載加壓工況下的首次試飛，中都換流站閥廳無人機已針對特定區(qū)域?qū)崿F(xiàn)了多種應用場景的覆蓋，如換流閥紅外測溫無死角帶電檢測、換流閥可見光無死角日常巡視、子模塊旁路開關位置輔助判定、換流閥水冷系統(tǒng)滲漏點位精確查找等，大幅提升了換流閥運檢效率。
任重道遠 攻堅閥廳無人機巡檢技術高地
此次國網(wǎng)冀北電力打造了完整的全流程巡檢方案，在創(chuàng)新性地解決室內(nèi)障礙物阻擋、無線電信號干擾、電磁干擾、無法使用常規(guī)的高精度 RTK 定位、自主飛行可靠性等技術難題的同時，實現(xiàn)了無人機自動飛行巡檢與數(shù)據(jù)實時管理、分析，是我國電網(wǎng)無人機應用的又一個里程碑。
完成閥廳無人機部署和空載加壓工況下特定區(qū)域的首次試飛，只是換流站閥廳無人機智能化應用的第一步。國網(wǎng)冀北設備部直流處楊敏祥表示，在既有工作成果基礎上，將穩(wěn)步、審慎、有序推進換流閥帶電運行工況下的試飛工作，深化無人機電磁抗干擾、閥塔通道飛行穩(wěn)定性、室內(nèi)防碰撞等研究工作，繼續(xù)探索子模塊一鍵自主飛行定位、子模塊旁路開關狀態(tài)自動判定、換流閥水冷系統(tǒng)滲漏自主識別等更多高級應用場景，為換流站閥廳無人機部署工作提供可推廣、可復制的經(jīng)驗，爭當國網(wǎng)數(shù)字換流站DCK（空天一體）體系建設不可或缺的參與者和開拓者。
通過建設換流站閥廳無人機集控監(jiān)測巡檢系統(tǒng)，可大幅減少人員巡視的工作強度。在形成常態(tài)化運用后，具有全天候、高頻次的巡檢能力，大幅提升工作效率與巡檢質(zhì)量。
經(jīng)濟發(fā)展，電力先行。未來，國網(wǎng)冀北電力將持續(xù)努力創(chuàng)新，多層級、多方位、多角度開展立體式智能巡檢技術應用，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，為保障民生需求和國家經(jīng)濟發(fā)展貢獻國網(wǎng)力量。
何書一