12月27日10時許，國家西電東送重點工程——烏東德電站送電廣東廣西特高壓多端柔性直流示范工程（以下簡稱昆柳龍直流工程）正式啟動投產送電。作為世界第七大水電站——烏東德水電站的主要送出“大動脈”，昆柳龍直流工程從云南出發(fā)，跨越1452公里的高山河湖，將充沛的水電送往廣東和廣西的用電負荷中心。

該工程總投資242.49億元，線路起于昆北換流站，落點在廣西柳北換流站和廣東龍門換流站，途經云南、貴州、廣西、廣東四省區(qū)，預計每年送電330億度，相當于海南省一年的全社會用電量。昆柳龍直流工程跨越多項世界技術“無人區(qū)”，是目前世界上電壓等級最高、輸送容量最大的多端混合直流工程。

昆柳龍直流工程正式啟動投產送電

距離烏東德水電站100多公里、位于云南省昆明市祿勸彝族苗族自治縣的昆北換流站，是昆柳龍直流工程的起點。這一巨型特高壓換流站被群山環(huán)抱，自7月底昆柳龍直流工程階段性投產后，昆北換流站就承擔起將云南的清潔水電送往粵港澳大灣區(qū)的重要使命。

圍繞著該站的建設投產，如何在大面積、特高壓、復雜高密度結構下開展高效、安全的巡檢保障工作，成為極大的挑戰(zhàn)。在跨越特高壓技術“無人區(qū)”的同時，南方電網聯合大疆行業(yè)應用，通過近三年的技術探索，在昆北換流站填補了另一項空白：利用無人機自動巡檢給站內設備做“日常體檢”，創(chuàng)下全球最大復雜電磁環(huán)境下無人機自動巡檢世界紀錄。

昆北換流站，南方電網 圖

無人機首次進入變電領域：強電磁環(huán)境下給設備“體檢”

走進昆北換流站，站內工作人員并不多，耳邊只有母線高抗器帶電發(fā)出的“滋滋”聲。換流站并不生產電，烏東德等水力發(fā)電站的交流電在此轉為直流電，通過特高壓“高速公路”送抵兩廣地區(qū)后，再將直流電轉換為交流電，最后經過輸配電線路送到各家各戶。

昆北換流站與普通變電站最大的不同，是設備特別高大、價值也特別高。巡檢是電網人員的日常工作之一，傳統(tǒng)巡檢中，需要人力爬上高塔，檢查設備的老化、發(fā)熱等問題。但面對巨大的換流設備，昆北換流站存在許多巡檢盲區(qū)，另外設備帶電，巡檢人員也面臨安全隱患。“站里此前采用機器人巡檢和人工巡檢相結合，但還是存在一些很難發(fā)現的隱蔽點，需要采用其他技術手段。”南方電網超高壓公司昆明局昆北換流站值長袁虎強對澎湃新聞說道。

他們由此聯想到了無人機技術：這項新技術其實已廣泛應用于輸電網的巡線中，安全巡檢效率有所提高。但是，無人機還沒有在換流站使用過，復雜電磁環(huán)境下能行得通嗎？如何讓無人機代替人力開啟自動巡檢？

南方電網的“老朋友”、無人機巨頭大疆收到了上述需求。自2015年起，大疆便與南方電網開始合作研發(fā)“機巡+人巡”協同輸電線路巡檢模式。“目前大疆無人機已覆蓋我國超過40萬公里的輸電線路，線路覆蓋率超過30%。”DJI 大疆行業(yè)應用能源市場經理邢曉明介紹稱，大疆無人機已經實現對輸電線路和配電線路的自動飛行巡檢，“但還留下最后一個待攻克的難關：如何高密度強電磁環(huán)境干擾的情況下來實現無人機自動巡檢。 ”

之所以說換流站是塊“難啃的骨頭”，首先是由于電磁干擾強，對無人機的穩(wěn)定性和精確性要求極高；除了超高壓環(huán)境外，換流站巡檢還面臨整體結構密集、線路復雜等挑戰(zhàn)，要求無人機能靈活“穿梭自如”；最為關鍵的是，昆北換流站作為跨省電力“大動脈”的“咽喉”，不容任何閃失。

昆北換流站的設備特點是不僅高大而且昂貴。澎湃新聞記者 楊漾 圖

想要無人機在復雜環(huán)境下實現自動巡檢，首先，需要給無人機繪制一張三維地圖。無人機要在空中拍攝各個角度的照片，通過運算得到實景三維模型，這相當于為換流站復刻了一個數據化沙盤。第二步，是在數據模型上設定飛行軌跡，告訴無人機要飛多高，選擇怎么樣的飛行路徑，照相機要以什么角度對設備進行拍照，最終實現自動巡檢。

無人機自動巡檢中，大疆 供圖

5小時與5分鐘

但在第一步上，上述思路就遭遇“卡殼”：無人機飛不進去。以往成熟的方案，在這里行不通。

利用傳統(tǒng)的方式進行建模，無人機必須要在距離換流站設備20-30米范圍內拍照，無人機必然會在換流站的正上空飛行。而這，正是站長們值長們最擔憂的：萬一出現故障砸壞設備，存在巨大安全隱患。如何完全避開換流站的上空區(qū)域，同時又能完成精準建模，成為換流站和技術團隊亟待解決的難題。

在此過程中，大疆的工程師們想到，激光雷達的測量距離更遠、精度更高，搭載在無人機上，利用靈活的云臺俯仰角，調整激光雷達方向，可以進行遠距離傾斜掃描。利用搭載激光雷達的無人機可以避免在設備的正上方飛行，轉而在安全“禁區(qū)”之外的區(qū)域完成建模，對昆北換流站這樣的特殊環(huán)境來說，或許是更合適的選擇。

在“數字化沙盤”基礎上確定無人機航點，大疆 供圖

“在強電磁干擾環(huán)境下，使用大疆經緯M300RTK搭載L1激光雷達1個架次8分鐘留空，即可完成長306米寬125米的區(qū)域數據采集工作。飛行結束后，通過大疆智圖軟件后處理，5分鐘即可獲取精細化三維模型。”邢曉明介紹道，上述步驟完成后，在大疆智圖軟件中打開厘米級精度的三維點云模型，根據巡檢目標點，可設置無人機飛行距離、負載變焦倍數等參數，生成準確航線。與此同時，還可實現在軟件中優(yōu)化航線，保障避開敏感設備，幫助運維人員采取安全通道飛行。最終，在巡檢環(huán)節(jié)，一線作業(yè)人員可一鍵自動飛行巡檢，過程中無須再操控。與人工作業(yè)相比，在效率及質量兩方面至少提升5倍以上。

無人機巡檢中的可見光畫面和紅外測溫畫面

經過反復測試、調整之后，昆北換流站與大疆行業(yè)應用及中科智云聯合探索的無人機自動化巡檢方案， 首次在超高壓環(huán)境實現了“激光建模——航線規(guī)劃——自主飛行——飛行監(jiān)控——數據整理”的全流程連通。

站內對于上述方案安全性的顧慮，也逐漸打消。

無人機自動巡檢將人力從耗時且重復的日常巡檢中解放出來。澎湃新聞從換流站及大疆方面了解到，由于昆北換流站設備特別多，在傳統(tǒng)人力巡檢模式下，兩名工作人員要花4天時間才能將全站所有設備巡查一遍。以換流站內的直流場區(qū)域為例，兩名工作人員要對其進行一次日常巡檢，耗時大約在5小時左右。而利用無人機自動巡檢，耗時僅需5分鐘左右。

澎湃新聞在現場自動飛行演示中看到，目前，昆北換流站的無人機自動巡檢尚需有人將無人機拿到巡檢現場，再讓無人機按既定航線巡檢。未來，工作人員在辦公室內即可遠程啟動無人機自動巡檢。

傳統(tǒng)電力行業(yè)正朝著更智能、更數據化的方向發(fā)展。邢曉明表示，未來，大疆將繼續(xù)協助南方電網公司基本實現“機巡為主+人巡為輔”的協同巡檢目標。