输电线路巡检无人机安全距离确定方法研究

输电线路巡检无人机安全距离确定方法研究
发布时间：2022-07-28T01:43:43.076Z 来源：《当代电力文化》2022年6期作者：马天阔1、李晓铮2
[导读] 近年来，我国的电力行业随着社会发展不断进步。

目前
马天阔1、李晓铮2
1.国网内蒙古东部电力有限公司赤峰供电公司红山输电工区内蒙古 024000
2.国网内蒙古东部电力有限公司赤峰供电公司内蒙古024000
摘要：近年来，我国的电力行业随着社会发展不断进步。

目前，为了提高输电线路无人机巡检的可靠性，提出输电线路巡检无人机安全距离确定方法。

构建输电线路巡检无人机安全距离信息采集的分布式传感信息识别模型，实现对输电线路巡检无人机安全距离定位，构建输电线路巡检无人机安全距离分布大数据模型，采用大数据多源信息融合和特征参数跟踪识别方法，实现对输电线路巡检无人机安全距离的参数估计，根据数据估计结果，实现输电线路巡检无人机安全距离准确定位。

仿真结果表明，采用该方法进行安全距离估计的精度较高，定位准确性较好，提高了对输电线路巡检无人机安全距离的自适应确定能力。

关键词：数据融合;输电线路;巡检无人机;安全距离;参数估计
引言
随着我国特高压电网建设步伐的不断加快，长距离、大跨越、高海拔的架空输电线路规模越来越大，不仅给线路运维人员带来了巨大的挑战，也使得传统的人工巡检和半自动化巡检模式难以满足当今线路巡检的需要。

利用无人机对架空输电线路开展巡检作业，具有巡检效率高、巡检成本低、杆塔顶部巡检效果好、远程操控简单可靠、受环境影响限制小等特点，可以实现对架空输电线路多范围、多频次、多角度巡检。

因此，如何快速高效地将无人机广泛应用于输电线路巡检工作中去，必将成为输电线路巡检领域一个研究热题。

1磁场仿真
整体从导线中心向外衰减，但与空间电场分布不同的是磁场分布并没有发生大幅度畸变，基本上可以看作是同心圆。

可知在各个方位无人机巡检时的表面最大磁感应强度衰减规律和无电场强度衰减规律类似，均是向导线四周逐渐减小，但是和电场强度变化不同，磁感应强度畸变较小。

在导线内侧、外侧、外上三个方位无人机表面最大磁感应强度基本一致，都要小于下方的数值，理由是当无人机位于下方时，表面的磁感应强度是中下两相导线磁场叠加的结果，磁感应最强的方位在无人机左侧。

由于800A电流产生的电流并不算大，在磁场仿真中，无人机在距离内侧、下方、外侧、外上方0.5m处的磁感应强度均大于200μT，并且在1m外磁感应强度都小于150μT。

一般情况下，200μT左右的磁感应强度会对无人机正常巡检产生干扰，所有无人机至少要在1m外飞行才能保持正常工作，考虑到无人机控制要留有裕量。

因此，不继续仿真10cm级别的磁感应强度是可以被接受的。

以上文可以得到结论：在800A电流下，无人机在导线四周的最小安全巡检距离是1m。

2无人机巡检方式
根据被巡检的架空输电线路架设结构和电压等级，利用无人机开展全线巡检主要有单侧和双侧巡检两种方式。

即:①220kV及以下的单回架空输电线路易采用单侧巡检作业;②220kV以上的架空输电线路及220kV及以下的同塔多回输电线路宜采用双侧巡检作业。

在巡检过程中，如发现可疑缺陷问题，可利用无人机GPS定点、定位的悬停功能对可疑缺陷部位进行全方位检查，确认缺陷情况后再按预巡检航线继续飞行巡检。

如在架空输电线路某些杆塔地段不满足双侧巡检作业要求时，可采用单侧巡检作业替代或通过提升无人机巡检高度进行双侧巡检作业。

3输电线路巡检无人机安全距离参数估计
为避免干扰传输线数据向输电线路巡检无人机保护装置发送误动信号，可在数据处理芯片中设计响应程序，及时控制输电线路巡检无人机保护装置启动元件，检测到线路中出现故障电流，同时开启输电线路巡检无人机保护装置电源。

在处理输电线路高频信号时，DSP 模块存在着信号极值分类问题，当信号频率达到最大值时，需要保证输电线路巡检无人机保护装置内的波形故障检测能将信号逐个分解，当信号频率达到最小值时，需要设置故障检测阈值以完成对干扰信号的识别，并在输电线路巡检无人机保护装置内完成信号质量的自检，自检合格后，启动保护动作程序，如果自检信号质量不合格，则断开DSP外部的信号输出，在输电线路巡检无人机保护装置内巡检，自检合格后再启动保护动作程序。

构建输电线路巡检无人机安全距离分布大数据模型，采用大数据多源信息融合和特征参数跟踪识别方法，输电线路巡检无人机安全距离参数分布的中值分量为:其中，I为大数据多源信息融合参数;q(t)为特征参数跟踪识别方法函数;h为模糊信息聚类方法参数。

构建输电线路巡检无人机安全距离确定的似然估计模型，得到似然参数估计结果为:其中，xi为输出电压的正半周期内函数;ui为输电线路巡检的安全距离参数;此时安全距离参数分布的基波频率为z(q)。

在电容电压的浮动范围内，构建输电线路巡检无人机安全距离确定的大数据融合对象参数集，得到融合结果为:其中，Δx和Δy分别为输电线路巡检无人机安全距离的梯度增益;k表示冲击放电电压;θ表无人机的相位。

4无人机精细化巡检效果分析
调研发现，湖南省中西部地区部分 110 kV 及以上架空输电线路架设路径全为丘陵，高山，传统人工徒步巡检和半自动化巡检不仅效率低、巡检劳动强度大，且对于大跨越、高海拔、地形环境复杂的区段线路常常出现巡检盲区。

随着无人机巡检的加入及 “О 型巡检法”精细化巡检方案的推广，以前人工需要徒步 2 ～ 3h 才能到达的输电杆塔设备，无人机仅需几分钟便可完成全程巡检任务，通过无人机返回的巡检数据图像，可清晰发现线路设备各部件的实时运行状况。

结语
构建优化的输电线路巡检无人机安全距离确定模型，结合参数估计和传感信息采集结果，实现对输电线路巡检无人机安全距离检测和参数自主估计，提高输电线路巡检无人机安全距离确定和优化参数估计能力，本文提出输电线路巡检无人机安全距离确定方法。

采用多维传感节点自适应部署的方法实现对输电线路巡检无人机安全距离参数识别，结合点云技术，采用大数据融合和标签识别技术，得到输电线路巡检无人机安全距离参数采集的ＲFID传感识别模型，采用大数据多源信息融合和特征参数跟踪识别方法，实现输电线路巡检无人机安全距离参数估计和确定。

研究得知，本文方法对输电线路巡检无人机安全距离确定的精度较高，提高了对输电线路巡检无人机安全距离的自适应确定的精度。

我国输电线路巡检无人机安全距离确定方法还在不断发展中，需要不断对其进行优化，以适应社会发展，未来对此方
面工作可以继续深入研究，实现输电线路巡检无人机安全距离确定内部更加精准的检测，同时防止强电干扰。

参考文献
[1]田星星，李征，李利明．计及微电网并离网两种工况的储能容量优化配置［J］．电源学报，2018，16(4):62－70．
[2]钱金菊，张睿卓，王柯，等．输电线路巡检可视化管理系统及其应用［J］．广东电力，2018，31(3):109－114．
[3]万能，宋执权，汪晓，等．基于电磁场信息的输电线路无人机巡检安全距离仿真分析［J］．安徽电气工程职业技术学院学报，2019，24(3):33－37．
[4]吴田，陈聪，刘磊，等.绝缘操作杆表面状态与沿面放电关系试验研究[J].电力工程技术，2020，39（6）：132-137.
[5]董灵鹏，丁建，汤培良，等.输电线路巡检无人机电磁场避障与路径规划[J].浙江电力，2021，40（2）：1-6.
[6]隋宇，宁平凡，牛萍娟，等.面向架空输电线路的挂载无人机电力巡检技术研究综述[J/OL].电网技术，2021-03-2：1-15.。