來源：澎湃新聞
原標題：克服強電磁幹擾 無人機替代人工為超級電力工程做「體檢」
澎湃新聞記者 楊漾
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範工程（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」，昆柳龍直流工程從雲南出發，跨越1452公裡的高山河湖，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，線路起於昆北換流站，落點在廣西柳北換流站和廣東龍門換流站，途經雲南、貴州、廣西、廣東四省區，預計每年送電330億度，相當於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」，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多公裡、位於雲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抱，自7月底昆柳龍直流工程階段性投產後，昆北換流站就承擔起將雲南的清潔水電送往粵港澳大灣區的重要使命。
圍繞著該站的建設投產，如何在大面積、特高壓、複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。在跨越特高壓技術「無人區」的同時，南方電網聯合大疆行業應用，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」，創下全球最大複雜電磁環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：強電磁環境下給設備「體檢」
走進昆北換流站，站內工作人員並不多，耳邊只有母線高抗器帶電發出的「滋滋」聲。換流站並不生產電，烏東德等水力發電站的交流電在此轉為直流電，通過特高壓「高速公路」送抵兩廣地區後，再將直流電轉換為交流電，最後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，傳統巡檢中，需要人力爬上高塔，檢查設備的老化、發熱等問題。但面對巨大的換流設備，昆北換流站存在許多巡檢盲區，另外設備帶電，巡檢人員也面臨安全隱患。「站裡此前採用機器人巡檢和人工巡檢相結合，但還是存在一些很難發現的隱蔽點，需要採用其他技術手段。」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於輸電網的巡線中，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，複雜電磁環境下能行得通嗎？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「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40萬公裡的輸電線路，線路覆蓋率超過30%。」DJI 大疆行業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，「但還留下最後一個待攻克的難關：如何高密度強電磁環境幹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」，首先是由於電磁幹擾強，對無人機的穩定性和精確性要求極高；除了超高壓環境外，換流站巡檢還面臨整體結構密集、線路複雜等挑戰，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
想要無人機在複雜環境下實現自動巡檢，首先，需要給無人機繪製一張三維地圖。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，這相當於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，選擇怎麼樣的飛行路徑，照相機要以什麼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，在這裡行不通。
利用傳統的方式進行建模，無人機必須要在距離換流站設備20-30米範圍內拍照，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，雷射雷達的測量距離更遠、精度更高，搭載在無人機上，利用靈活的雲臺俯仰角，調整雷射雷達方向，可以進行遠距離傾斜掃描。利用搭載雷射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」之外的區域完成建模，對昆北換流站這樣的特殊環境來說，或許是更合適的選擇。
在「數位化沙盤」基礎上確定無人機航點，大疆 供圖
「在強電磁幹擾環境下，使用大疆經緯M300RTK搭載L1雷射雷達1個架次8分鐘留空，即可完成長306米寬125米的區域數據採集工作。飛行結束後，通過大疆智圖軟體後處理，5分鐘即可獲取精細化三維模型。」邢曉明介紹道，上述步驟完成後，在大疆智圖軟體中打開釐米級精度的三維點雲模型，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，還可實現在軟體中優化航線，保障避開敏感設備，幫助運維人員採取安全通道飛行。最終，在巡檢環節，一線作業人員可一鍵自動飛行巡檢，過程中無須再操控。與人工作業相比，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
經過反覆測試、調整之後，昆北換流站與大疆行業應用及中科智雲聯合探索的無人機自動化巡檢方案， 首次在超高壓環境實現了「雷射建模——航線規劃——自主飛行——飛行監控——數據整理」的全流程連通。
站內對於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複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，由於昆北換流站設備特別多，在傳統人力巡檢模式下，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。
傳統電力行業正朝著更智能、更數據化的方向發展。邢曉明表示，未來，大疆將繼續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。