电力输电线路巡检中无人机技术的运用

电力输电线路巡检中无人机技术的运用
发布时间：2021-12-21T09:25:21.349Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第15期作者：李玉超郑金鑫张艳辉[导读] 随着电网规模的不断发展壮大，传统的人工巡检方式已无法适应新形势下输电线路运行维护要求，以多旋翼无人机为载体的输电线路巡检系统正受到越来越广泛的关注。

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摘要：随着电网规模的不断发展壮大，传统的人工巡检方式已无法适应新形势下输电线路运行维护要求，以多旋翼无人机为载体的输电线路巡检系统正受到越来越广泛的关注。

从电力企业日常运行维护管理发展情况来看，传统人工巡检方式会受到比较多的限制，加上传统人工输电线路巡检效率低下，在日常巡检的时候无法保障电网的安全运行。

为了能够弥补传统人工巡检存在的弊端，本文提出无人机输电线路巡检技术应用的思想主张，并从自主巡检、影像智能识别、激光振动等技术层面对具体应用问题进行探究。

关键词：电力输电线路；巡检；无人机技术；运用
引言
无人机自主巡检关键在于自动获取“无人机巡检轨迹航线”数据，而当前学术领域对该方向研究大部分集中在轨迹跟踪控制上，对于飞行控制之前轨迹数据获取方式研究相对较少。

现有航线学习策略往往是通过飞手控制无人机模拟一段作业轨迹航线，并在飞行过程中通过不断触发、记录位置点状态来获取目标轨迹线路。

这种方法弊端在于人为触发记录位置点状态操作容易被遗忘，使得获取的轨迹航线存在较大偏差，进而可能引发无人机“炸机”事故。

为此，提出了一种输电线路无人机自主巡检方法，利用卡尔曼滤波算法滤除原始线路中的轨迹噪点，采用垂距法对轨迹冗余点进行过滤，优化巡检航线；其次，提出基于巡检对象差异特性的动态优化定位方法提升无人机巡检质量，有效解决了航线采集以及定位优化问题，贯穿航线学习到自主巡检的流程之中，兼顾了无人机自主巡检效率以及巡检精确度。

1在电力输电线路巡检中无人机的应用概述
①无人机的应用优势。

第一借助无人机可以完成架空线路高空巡检作业，并快速查找高压输电线路故障点，为后续故障检修提供参考和借鉴；第二使用这种技术，可以减少传统的登高作业方式，与此同时电力员工可以通过无人机反馈回来的信息判断具体的故障，并快速查找高压输电线路故障点，为后续故障检修提供参考和借鉴；第三在一些比较不方便作业的区域，使用这种技术可以实现快速准确地找到故障，并快速查找高压输电线路故障点，为后续故障检修提供参考和借鉴；第四高压绝缘子还有一些金具在进行局放检测时，可以大大降低工人的工作强度，具有非常明显的优点。

②输电线路巡检方法。

目前使用最多的运维手段主要有：人工的日常运维，使用机器人进行线路检查，还有使用载人直升机进行检查和使用一些无人机技术进行日常的运维。

随着电力线路的大力建设，普通的人工巡检方式已经无法满足现在的巡检需求了，所以后面引入了无人机进行线路巡查检验，在一些高压输电线路，这种检测方式的精度非常的高。

但是这种检测方式也有非常多的不足，工作的速率非常地慢，跨越障碍物的能力很差，这些不足限制了其在电力行业中的大规模应用。

使用载人直升机也是主要运用一些成像技术，使用这种技术可以清晰地拍出线路的图像，但是这种方式的成本实在太高，还存在管理与技术复杂性高、综合性高的特点，因此适用范围较小。

此外，无人机巡检方式具有成本低、操作简便等特点，在电力企业的线路巡检工作中发挥着重要的作用。

2电力输电线路巡检中无人机技术的运用 2.1自主巡检技术
架空输电线路无人机巡检作业操作的时候会由地面操作人员根据自己所看到的以及收集上来的影像资料指导无人机拍摄。

自主巡检技术对操作人员的个人操作能力有着较高的要求，且需要根据场地的不同情况来做出相应的调整。

在架空输电线路数量较多的情况下，完全依靠操作人员无法顺利完成工作。

不仅如此，受技术自身的影响，自主巡检技术在实施应用的时候会出现以下问题；①技术不成熟，无人机每次拍摄角度和位置差别比较大，最终导致拍摄影像的质量高低不一。

②地面站的软件没有根据任务需求来采集数据信息。

③自主巡检无人机续航存在问题，不具备无人机自动充电、自动收放的功能设备支持。

为了能够解决以上问题，需要在现有无人机技术基础上进一步打造出精准定位的模块，如千兆网络、RTK等，并在无人机拍摄领域积极推广现场自适应拍摄技术。

2.2影像智能识别技术
使用无人机巡检时，往往都会使用在设施密集、以尺度立体结构为主的线路中，该部分区域普遍存在设施相互遮挡、背景干扰强、缺陷难以区分等巡察难点。

这意味着，无人机的人工智能系统需要进行的处理算法会具备深度神经网络架构更复杂、技术路线分支更多等难题。

鉴于该部分工序缺陷识别和标注难度较大，所以技术人员在改进相应技术前，必须要为无人机积累大量样本积累训练和验证数据。

其主要内容为检测图像。

这是因为，所检测出图像质量在缺陷智能识别方面尤为关键，因此需应在重点推广定位和拍摄技术的同时，对应地使样本在数量与质量上更具丰富性，从而增加样本积累基数，以更好地实现集中标注、提高缺陷发现率、降低误报率。

2.3激光振动技术
对振动频谱进行认真分析可以发现，一般情况下的振动频率和已经出现开裂的绝缘子振动频率有一定差异，所以可以先对需要检查的绝缘子发射超声波，之后再利用反射镜对超声波进行反射，这样就可以形成微振动，然后再利用激光对需要检查的绝缘子发射激光，再根据反射信号频谱对收集到的振动数据进行对比判断绝缘子是否存在开裂。

3无人机巡检保障作业安全的措施
3.1合理的航线规划
无论是手控飞行还是自动飞行都应合理规划飞行航线，避免因飞行不合理导致撞线。

规划航线时，飞行高度应高于最高塔的高度，飞行方向应面对下一个目标塔位，沿着导地线斜上方前进，并与相应的线路保持绝对远的距离。

当线路走廊密集时，无人机下降开展精细化作业，应尽量贴近巡视的设备飞行，同时保持相对合理的安全距离，此操作可避免无人机后退而撞上邻侧线路。

无人机失控返航高度设置应高于最高物体或者杆塔的高度，避免失控返航撞塔。

3.2对GPS定位和信号传输系统进行改进
输电线路巡检需要经过很多类型的地形，还可能遇到恶劣的天气，为了确保无人机能够在此情形下安全、顺利地完成巡检任务，就需要采用精确度更高的导航定位技术。

电力企业可以采用差分定位系统，该系统的定位结果更加准确，可以精确到厘米级，还可以有效降低观测误差，这样无人机就可以及时避开各种障碍物，而且还可以拍摄到更清晰的图像，这无疑可以为巡检工作提供很大的助力。

此外，无人机自动巡检工作的顺利开展还需要通畅的信号作为支持，因为无人机需要接受操作人员的指令，还需要将信息及时地反馈给操作员，完成此操作需要确保通信正常。

无人机自动巡检的工作环境比较复杂，经常会遇到高山峡谷，虽然现在的网络信号传输已经有了很大的提升，但是地形还是会对信号传输造成阻碍，从而出现通信中断、信号不稳定等情况。

为此，需要采用更先进的数据链路中继系统，从而可以在信号方面为无人机在自动巡检过程中可以顺畅地进行视频传输提供保障，这样无人机就可以顺利地完成巡检工作。

结语
基于无人机的输电线路巡检技术有效弥补了传统电力巡检短板，使得输电线路巡检满足了新时期的电网巡检需求。

文章结合实际情况就基于无人机的输电线路巡检技术应用问题进行了深入的系统说明和分析，并通过一系列工程实践验证了这项技术的高效率、低成本、安全性、可靠性。

为了能够更好的发挥出无人机输电线路巡检技术应用优势，在未来，需要相关人员加大对人工智能技术的研究，借助人工智能技术来进一步拓展输电线路巡检领域范围。

参考文献
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