无人机在电力输电线路巡检中的应用

无人机在电力输电线路巡检中的应用
发布时间：2021-01-15T03:58:50.264Z 来源：《云南电业》2020年8期作者：陈康林
[导读] 为提升输电线路巡检的效率与质量，本文结合输电线路常见巡检方式，重点分析无人机在输电线路巡检中的应用。

（广东电网有限责任公司茂名供电局广东茂名 525000）
摘要：为提升输电线路巡检的效率与质量，本文结合输电线路常见巡检方式，重点分析无人机在输电线路巡检中的应用。

介绍了无人机线路巡检系统的组成及其功能、运行方式。

体现了无人机的应用优势，并提出展望，以期对无人机在输电线路巡检中的应用提供借鉴和参考。

关键词：电力输电线路；巡检；无人机
输电线路巡检对操作人员的技术和能力提出了较高的要求，且由于输电线路分布广、环境恶劣、地形复杂等因素的影响，在应用人工方式进行巡检时，不仅工作量大，而且工作难度系数高。

尤其是对一些山区和横跨江河、沙漠等的输电线路进行巡检时，还具有巡检周期长、巡检成本高、巡检效率低等突出问题。

1.在电力输电线路巡检中无人机的应用概述
1.1输电线路巡检方法
目前输电线路巡检手段主要包括人工线路巡检、机器人线路巡检、载人直升机线路巡检和无人机线路巡检4种方式。

人工巡检的方式已经无法满足线路巡检的需求，为此引出了机器人巡检，机器人巡检是一种自动化的线路巡检方式，广泛应用于高压架空输电线路巡检中，其具有巡检精度高等诸多优点，同时也存在巡线距离不足、工作速度慢、跨越障碍存在困难等缺陷，极大的限制了其应用范围。

其中，载人直升机线路巡检方式借助于成像设备，能够拍摄线路的图像，效率高但投入大，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。

无人机采用了无线遥控设备，通过在飞机上植入程序，可以实现对装置运行的操作和控制，还能把图像采集设备收集到的图像以及巡检信息传回地面工作站。

尤其是在执行一些比较单调、工作环境恶劣、危险程度高的任务时，更具有明显的优势，因此无人机的应用日益广泛。

1.2无人机的应用优势
（1）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；（2）减少带电作业及登塔高空作业次数，工作人员可以直接在地面操作无人机来拍摄高清晰照片和视频，不仅可以实现高空检查，而且还可以降低人身风险，提高工作效率；（3）适用于局部设备、具体区段的故障快速巡查，且具有成本低、体积小、操作简便、维护费用低、安全性强等特点；（4）智能定点悬停在绝缘子、线路金具上方进行局部检测，降低人工线路巡视时间和劳动强度，尤其是在跨河、山区及恶劣环境下所开展的线路巡视工作具有明显优势。

2.无人机巡检系统及运行
2.1无人机巡检系统
如图1所示，无人机巡检系统包括无人机、通信设备、机载设备和地面站四大子系统，其中各部分之间具有功能的独立性和相关性。

具体而言，在机体上装配相机或摄影机，并通过与地面站之间建立遥控指令，可以对电网输电线路中的重点部位进行有针对性的拍照取样。

无人机地机载设备是其获取输电线路图像信息的重要工具。

其中无人机的规模可以根据任务量以及任务要求合理选择，主要包括大型旋翼无人机、中型旋翼无人机和小型旋翼无人机。

其中供电系统作为无人机工作的主要动力来源，对于保证巡检工作的正常运行具有重要的意义。

由于电池存储的电力有限，所以为提高电动无人机巡检时间，提高工作效率，还可采用无线供电，包括感应耦合式、微波式、激光式和超声波式。

通信设备起到了联系无人机系统与地面工作站的重要作用，将无人机系统接收到的图像信息传输给地面工作站，将地面工作站的指令转送给无人机系统。

实现了无人机的遥测、通信、采集定位的有效协调，不仅需要接收来自地面控制中心的控制信号，而且还可以完成导
航、巡线、避障等工作；由于无人机线路巡检工作涉及到的数据十分庞大，因此还需要把巡检过程中拍摄的照片与巡检所得数据通过无线网络，及时而准确地传输到地面信息处理中心，以此来提高数据传输的质量和效率，进而提高无人机线路巡检质量。

2.2无人机巡检内容
2.2.1正常巡检
根据架空输电线路实际巡检需要，进行周期巡检，且巡检设备无需全部装备，而是有选择性地搭载巡检设备，并进行可见光和红外测温等项目的巡检作业。

其中可见光巡检作业主要是对线路中的导线、绝缘子串、固定螺栓、通道环境、附属设施等外部的、易见的异常情况进行检查。

红外测温巡检作业的对象主要是导线压接管、导线线夹、绝缘子等具有连接或焊接部位的发热异常情况。

2.2.2故障巡检
故障巡检是在架空输电线路发生故障后，利用无人机搭载的故障巡检设备，对可疑区段线路进行全方位故障巡查，从而快速、准确地排查出故障原因和故障点，并据此执行保护动作。

在工程实际中，还可以根据输电线路的实际运行状况来扩大故障巡查范围，有助于全面分析和排查架空输电线路中的其它异常情况。

2.3无人机操作注意事项
应用无人机设备开展架空输电线路巡查时，由于无人机在飞行时会受到建筑物、杆塔和树木等的影响。

因此必须对无人机的飞行状况做出严格要求，以其中的起飞高度为例，需要在无人机起飞以开展工作之前对巡检区域较高障碍物的高度进行调查。

无人机设备的飞行高度必须严格控制在高于障碍物2.5-5m处。

为保证无人机设备操作的合理性，提高设备的运行效率，巡检操作人员需提高对无人机与相关设备的使用熟练程度与操作的准确度。

熟读设备操作手册，牢记相关参数，掌握操作技巧。

此外，在无人机正式巡检前，还有一项重要的准备工作，即对设备进行校准，对其中如飞行高度、返航点和电量警报等重要的参数项需要实时监测和有效控制。

3.低空无人机巡检技术特点
3.1高效性
无人机在低空进行巡检作业时，克服了地形和地理环境对工作造成的影响，并且广泛适用于各种复杂的地形情况。

由于无人机不仅具有较快速、准确的信息收集能力，还有很高的问题排查效率，所以无人机巡检技术所用的时间非常短，而效率较高，准确度也明显优于其他巡检方式。

无人机问题排查技术的应用前景十分广阔，且该技术对于网络技术的依赖和使用程度不一。

随着计算机技术和互联网技术的不断发展，无人机问题排查技术得到了极大的提升，无人机问题排查技术将会成为电力输电线路巡检中的重要工具，将为各种巡检行业提供技术支撑。

3.2直观性
随着计算机硬件与软件的发展，无人机巡检技术得到了不断的优化，从图像采集而言，能进行远近地点的双向拍摄，能达到纳米级的精度。

随着拍摄技术的发展，无人机巡检过程中可采集到的视频和影像质量逐步提升，能准确而直观的将电力系统输电线路的运行状况与周边地理环境传回，以便于相关技术人员开展相关的分析工作和下一环节的任务。

3.3灵活性
无人机的作业环境通常是低空区域，在向空域管理部门进行报备申请时具有便利性。

且低空区域飞行对天气的要求不高，无人机升空的准备工作简单，耗时短。

且无人机在进行低空排查时，可以保持较强的通讯能力，具有其他巡检方式所不具备的灵活性和快捷性，准备时间短，工作人员可以尽快进入工作状态。

且无人机航拍技术可以在拍照和录像的同时进行实时保存和传输，有助于为用户迅速地提供准确且有效的数据。

4.无人机在电力系统输电线路巡检中的应用
4.1无人机巡检的实际应用
借助于无人机的摄影问题排查技术，电力系统输电线路的相关工作人员可以快速、准确地获取高质量、高分辨率的周围地理环境的相关信息，无人机采集所获取的信息有着较高的直观性，有助于工作人员对线路环境形成清晰的认识。

在电力系统输电线路的问题排查中应用无人机是十分可行且十分必要的，有着广阔的应用空间和发展前景。

无人机巡检技术可以代替人工，完成特殊情况的作业，且无人机受到环境因素的干扰较小，为进一步提高效率，还可以对线路进行立体模型的构建，对线路进行优化。

4.2电力系统输电线路巡检面临的问题
在电力系统输电线路巡检工作中，相关的技术人员是主要的操作者，技术人员的专业技术直接影响到电力系统输电线路巡检的安全性和稳定性。

而一些技术人员不具有足够的专业素养，不注重自身综合素质的提升，极大的限制了电力系统输电线路巡检效率和质量。

4.3在应急抢修工作现场勘察中无人机的应用
如今，随着突发事件、自然灾害等因素的影响，导致电力输电线路故障时有发生，严重危及人们的用电安全。

此时，就需要做好电力输电线路的巡检工作，而应急抢修工作必不可少，但是由于故障点可能位于山间，随着黑夜的降临，现场勘察越发显得复杂，传统地面照明设备由于地形原因无法顺利开展工作，增加了抢修工作的难度。

将无人机应用到应急抢修勘察之中，还能够对抢险救灾现场的设备受损情况及时拍摄，从而为后续抢救方案的设计提供良好的现场依据，为保证高效率的抢修救灾工作争取更多的时间。

借助无人机，能够对影像死角有效避免，保证抢险救灾现场的实时监控。

整合应急信息，能够对不同信息资源有效整合，从而促进应急指挥信息系统发挥作用。

5.小结
总而言之，无人机应用于输电线路的巡检中属于一个新的发展方向，还需要相关电力企业培养相关人才，从而促进电力系统输电线路巡检的健康、可持续发展，为其注入强大动力的同时，促进电力系统中线路巡检工作质量和效率的提升。

参考文献：
[1]彭向阳，金亮，王锐，易琳，陈国强.变电站机器人智能巡检技术及应用效果[J].高压电器.2019（04）
[2]李博健.基于无人机巡视技术的配网差异化运维策略[J]. 技术与市场.2018（08）。