福建的1000千伏特高壓榕城變電站內(nèi)，兩架無人機同時騰空而起，通過北斗衛(wèi)星精準(zhǔn)定位，靈活穿梭于特高壓變電站上空。40分鐘后，在國網(wǎng)福建檢修公司和國網(wǎng)福建電科院無人機技術(shù)攻關(guān)團隊的操控下，順利完成了全站高空區(qū)域一次設(shè)備巡檢。

圖 ｜多機協(xié)同自主巡檢，實現(xiàn)“地空一體化”多維智能巡檢

這是世界最高交流電壓等級變電站首次實現(xiàn)無人機多機協(xié)同自主巡檢，實現(xiàn)了變電站無人機自主巡檢從500千伏到1000千伏的“大跨越”，填補了國內(nèi)外最高交流電壓等級變電站多機協(xié)同自主巡檢技術(shù)的空白，標(biāo)志著特高壓變電站智能巡檢邁向“地空一體化多維智能巡檢”，具有里程碑意義。

“在變電站內(nèi)飛無人機，以前連想都不敢想，更何況是特高壓多機自主巡檢。今天這次試驗的難度，就像站在火山口發(fā)射飛行器一樣難?！眹W(wǎng)福建電科院無人機技術(shù)攻關(guān)團隊骨干陳伯建打了一個比方。

1000千伏特高壓榕城站是福建省首座也是唯一一座特高壓變電站，是浙北—福州1000千伏特高壓交流輸電工程的起點站，通過該站與華東聯(lián)網(wǎng)，將福建的清潔能源輸送到長三角經(jīng)濟中心。變電站內(nèi)設(shè)備多、分布廣，呈高低錯落布置，無人機需要在復(fù)雜的環(huán)境里來回穿梭，既要選取最佳拍照角度，又要兼顧與帶電設(shè)備保持足夠的安全距離，飛行位置誤差必須保持在厘米級，飛機導(dǎo)航控制難度非常大。與此同時，變電站內(nèi)環(huán)境復(fù)雜、干擾大，無人機很容易受干擾，導(dǎo)致飛機失控，從而撞上帶電設(shè)備。

為了破解這些無人機自主巡檢難題，國網(wǎng)福建檢修公司和國網(wǎng)福建電科院創(chuàng)新突破，攻克了變電站高精度三維建模、無人機巡檢航線規(guī)劃、復(fù)雜環(huán)境抗干擾等一系列關(guān)鍵核心技術(shù)，在行業(yè)內(nèi)率先掌握了最高交流電壓等級變電站無人機多機協(xié)同自主巡檢技術(shù)。

圖 ｜特高壓榕城站厘米級精度三維實景模型圖

三維模型越精細，無人機的飛行位置越準(zhǔn)確，飛行過程也越安全。多機自主巡檢融合了北斗衛(wèi)星定位技術(shù)，創(chuàng)新特高壓變電站三維激光點云建模方式，使三維模型的精準(zhǔn)度達到厘米級。特高壓榕城站面積9.6萬平方米，長、寬均超過300米，最高離地85米，而最終建出來的三維點云模型水平誤差不大于2厘米、高程誤差不高于5厘米。

有了高精度三維模型，如何確保無人機在相對局限的變電站空間里，按照提前規(guī)劃好的航線，標(biāo)準(zhǔn)化執(zhí)行各項巡檢操作，是無人機自主巡檢面臨的另一道難題。對此，技術(shù)攻關(guān)團隊創(chuàng)新研發(fā)了變電無人機自主巡檢系統(tǒng)，相當(dāng)于給無人機裝上“智慧大腦”，只需通過系統(tǒng)提前設(shè)置好巡檢拍照點，就可以“一鍵式”進行多機協(xié)同巡檢的航線規(guī)劃、航點定位、數(shù)據(jù)采集等全過程自主作業(yè)，實現(xiàn)無人機巡檢效率的成倍提升，解決無人機電池續(xù)航不足、信號傳輸不穩(wěn)等難題。

圖 ｜無人機正在進行自主紅外測溫巡檢

在特高壓變電站內(nèi)開展無人機自主巡檢，容易受到干擾，尚屬技術(shù)攻關(guān)的“無人區(qū)”。為克服特高壓變電站復(fù)雜環(huán)境對無人機自主巡檢的信號干擾，技術(shù)攻關(guān)團隊開展抗干擾能力測試，完成變電站136個位置干擾檢測，全面掌握評估變電站干擾水平，創(chuàng)新架設(shè)實時差分定位基站，確保變電站差分信號全時、全覆蓋，攻克了變電站抗干擾技術(shù)難關(guān)。

無人機多機協(xié)同自主巡檢的成功應(yīng)用，有效解決了特高壓變電站高空區(qū)域巡視難、效率低、高風(fēng)險等難題。

“傳統(tǒng)的人工巡檢，全面巡視一遍，4個人至少需要6個小時，現(xiàn)在只需要40分鐘便完成全部高空區(qū)域巡檢。原來站內(nèi)高空設(shè)備巡檢，需停電并由專業(yè)人員爬到離地50米以上的高處進行作業(yè)，存在安全隱患，費時費力?，F(xiàn)在應(yīng)用無人機自主巡檢，很好的解決了這些難點，實現(xiàn)了安全、質(zhì)量、效率三大提升?！眹W(wǎng)福建檢修公司特高壓榕城站站長林國強說道。

傳統(tǒng)的人工巡檢，由于受自身高度與視角限制，只能以平視或仰視角度進行巡檢，無法直接觀察到變電站設(shè)備高處或頂部情況。無人機巡檢可近距離、多視角重點觀察檢測變電站設(shè)備高處部位，可以免除人工登塔、高空作業(yè)，可以充分發(fā)揮其靈活快捷、視角廣泛、工作效率高等特點，實現(xiàn)快速獲取變電設(shè)備清晰影像資料并通過分析處理，來判斷設(shè)備運行情況，有效降低勞動強度，提高運維效率，是人工巡檢效率的十余倍。

近年來，公司圍繞能源電力科技前沿，全面攻堅無人機自主巡檢輸配變?nèi)S建模、航線規(guī)劃、自主作業(yè)等核心關(guān)鍵技術(shù)，開展5G無人機、多棲飛天機器人等前瞻技術(shù)研究，研發(fā)了全國首個無人機360全相可見光吊倉，率先應(yīng)用無人機放導(dǎo)引繩、切割導(dǎo)線異物、噴火清障等方面取得一系列首創(chuàng)性成果，取得“超視距飛行器巡視系統(tǒng)”“無人機的磁羅盤繩索校準(zhǔn)方法”等一系列國家發(fā)明專利，有力支撐福建電網(wǎng)智慧運檢體系建設(shè)，推動電網(wǎng)“數(shù)字化”“智能化”“精益化”管理升級。