输电线路智能巡检技术探讨与研究应用

输电线路智能巡检技术探讨与研究应用

摘要：输电线路作为电力系统的重要组成部分，线路巡检工作的效率和质量将

直接关系到输电系统的安全可靠运行。本文对目前国内外存在的巡线技术进行分

析比较，指出各自的优缺点，对无人机巡线技术、机器人巡检技术及视频监控技

术进行详细地探讨与研究，扬长避短，最后提出一种无人机巡检技术、线路机器

人巡检技术与监控装置融为一体的综合巡线方式的设想方案，从而实现输电线路

巡检“全天候、全方位、全数据、全自动化”的目标。

关键词：输电线路；智能巡检；直升机巡线；无人机巡线；机器人巡线；视

频监控

0 引言

随着国内经济的快速发展，电能的需求越来越大。供电的可靠性对整个社会的和谐稳定，人民的正常生活，经济的持续发展起着至关重要的作用。而输电线路的安全运行是保证整个

供电系统正常运行的基础。因此，切实落实好输电线路的巡检工作，提高工作效率和质量，

维护输电线路的稳定运行具有重大的意义，也是国家电网公司的一项重大的责任。

通过输电线路巡视检查能及时准确的掌握线路运行情况以及周围环境的变化情况，发现

电力设备缺陷以及危及线路安全的隐患，提出具体的修改意见，及时消除缺陷，预防事故的

发生，从而有效的保证了输电线路的安全，达到电力系统“安全、经济、多供、少损”的运行

目标[1]。目前国内外的线路巡检方法主要分为三大类：1、传统的人工巡检；2、半自动化的

巡检模式；3、全自动化的巡检模式。本文的第一部分将现在的几种巡线方式进行比较；第

二部分详细介绍目前国内外全自动化巡检方式的发展状况；第三部分提出几种全自动化巡检

方式相结合的巡检模式。

1 线路巡检方式的优缺点

1.1 传统的人工巡检

传统的人工巡检主要包括特殊标记法、条形识别法、信息钮采集法、射频卡采集法。这

些方法多以地面巡线为主。人工巡检最大的优点就是操作简单，观察直接。但存在着以下方

面的缺点：

1巡线困难随着电力系统的快速发展，输电线路和输电设备不断增多，高电压，远距离，大功率的输电线路的出现，输电线路越来越远离城市和主要交通道路，穿越的地理环境也更

加复杂，这给传统的人工巡线工作带来许多困难，人工巡线的工作量也在与日剧增。

2维护费用高这几种巡线方式都需要在每个巡视点安装额外的监测设备（如特殊标示、

条形码、信息钮等）以达到巡检到位和对野外工作人员工作考核的目的。但由于现在输电线

路的大力发展，巡视点的大量增多，导致所需安装的检测设备也在同倍增多，且这些检测设

备大多安装在户外，容易遭到自然和人为破坏，需要大量的后续维修保养费用。

3巡检资料以纸质方式保存, 存在统计和查询困难。每次巡检后都会产生大量的巡检记录, 要对这些记录的数据进行收集、汇总、分析和统计, 工作量相当大[2][3]。

4 巡检质量低高压架空线路往往架构在离地面较高的位置，线路和杆塔上细微的损坏不

能及时发现，留下隐患，威胁电力系统的安全运行。由于架空线路和电力设备等都是安装在

户外，线路和设备上一些细小的隐患经过风吹日晒雨淋将会很快发展成影响电力线路安全运

行的重大问题。此外，巡线过程中可能存在伪造数据的现象，巡线人员的素质对巡线的质量

具有比较大的影响。

总而言之，在传统的人工巡检模式中，巡检受到过多人为因素的影响。

1.2半自动化的巡检模式

半自动化的巡检模式主要有GPS+GIS智能巡线模式和直升机巡检模式。

1.2.1 GPS+GIS智能巡线模式

目前GPS（Global Positioning System，全球卫星定位系统）和GIS (Geographical Information System，地理信息系统）技术日益成熟，微处理器技术飞速发展，3G无线通讯技术日新月异[4],基于掌上电脑（PDA）、GPS和GIS相结合的智能巡检方式正处于广泛的研究

与应用中。利用掌上电脑（PDA ）进行数据接收和存储。实现了线路巡检的无纸化办公，现

场发现的缺陷，所做的工作记录可以方便地在系统中填写，现场即可在PDA上执行作业指导书。同时利用无线网络可以实时的将巡检信息反馈回控制中心，避免了数据的丢失。GPS主

要是用来进行目标定位，它能提供卫星指路，保证巡检人员到位。而GIS主要是用来实现数

据的收集和传输，能够为巡检人员提供线路信息、周边环境信息、杆塔信息、巡视项目信息

等服务，有利于提高线路的巡检质量。其次，基于GPS+GIS的智能巡线模式还非常的经济。

卫星资源是免费的，且多个巡检人员可以共享一台手持机，不存在工程安装费和后续维修费用。但这种方法不适合用于地势险峻的输电线路和电压等级较高的输电线路，对人的依赖性

仍然非常高，杜绝不了数据造假的弊端。此外，当出现极端的天气时，巡线工作将无法展开。例如：2016年6月受台风影响，山东多地区连日强降暴雨并伴有大风，无法正常开展输电线

路巡视工作，不能及时发现线路隐患，导致山东多地区大面积停电，恶劣天气同时影响故障

发现和排除的进度，影响人民生活和社会稳定。

1.2.2 直升机巡检作业方式

直升机巡检方式中作业人员利用远红外热成像仪器和可见光摄像机等先进设备对输电设

备进行多角度的俯视、侧视检测，并配合GPS准确定位，笔记本电脑进行相关任务查询、设

备属性查询、图像处理和缺陷记录等，可以提供真实全面的现场资料[5]。直升机对输电线路

巡检具有灵活机动高效，不受地形地貌限制的独特优势。然而目前，直升机输电巡检存在几

大明显的缺点：

1直升机巡检作业中必须要有巡检人员的参与，这就避免不了各种人为因素对于巡检质

量的影响。且由于直升机离输电线路较远、飞行速度较快，可见光摄像机和远红外热像仪的

分辨率还不足以记录下线路设备中每一处部位的缺陷和故障，使得巡检质量有所降低。

2维护困难，费用高，且需要专门的维护人员和飞行员。一个飞行员的培养费用可达到

生产一个无人机费用的5倍以上。

3 国内的空域管制并没有完全对直升机开放，直升机巡检路线会产生一定的限制。同时，直升机巡检时，存在很大的危险系数，无法全面保障工作人员的人身安全。

两种半自动化的巡检模式都不能达到全数据、全天候和全自动化预期目标。随着国家对

坚强智能电网的大力建设，对输电设备进行全方位、全天候和全自动化监测的要求日益迫切。因此，现在国内外各研究机构正对全自动化的巡检方式进行深入研究。

1.3全自动化的巡检方式

全自动化的巡检方式主要有：a) 无人机巡检方式；b) 机器人巡线方式；c) 安装监控设备

方式。

全自动化的巡检方式最大程度地降低了人为因素对于巡检效率和质量的影响，并且不受

到地形地貌，天气条件的影响，可实现对架空线路进行全天候，全方位的巡检；通过无线网

络和GPS定位系统可以及时将巡检结果发送回地面上的监控中心，及时发现问题解决问题，

时效性和目的性大大增强，有效保证输电线路的可靠运行；全自动化设备大大减少了人力资

源的投入，工作人员无需再进行野外作业，保障了工作人员的人身安全。虽然现在这种全自

动化巡检技术还不是非常的成熟，仍然处于研究状态中，但由于这类巡检技术的各种优点，

在未来的发展中，它必能被广泛的应用到输电线路的巡视检测中，本文将对这类巡检技术进

行详细地探讨。

2 全自动巡检技术的发展现状和基本原理

2.1 无人机巡检方式

无人机（Unmanned Aerial Vehicle 无人驾驶飞机）是一种以无线电遥控或由自身程序控制为主的不载人飞机。无人机在军事领域的研究较早，但在很长一段时间内，在民用领域基本

没有任何发展。随着无人技术的日臻成熟，以及其独特的优点，许多国家开始重视无人机民

间用途的开发研究。最早利用无人机巡线的是英国的威尔士大学和EA电力咨询公司，使用

的机型为无人直升机。其后日本关西电力公司联合千叶大学共同开发了一套无人直升机输电

线路巡线系统[6]。文献[7]中指出，英国哥伦比亚输电公司（BCTC）开始对无人机巡线技术进行深入研究。2012年7月，山东电力科学研究院研制的无人直升机智能巡检系统成功对220

千伏寿海线输电线路进行了智能巡线，这标志着山东电网在全国率先实现无人机智能巡线常

态化应用。近期，重庆市送变电公司采用无人机“八爪鱼”对500kv输电线路的重要区段进行

巡视，大大提高了线路巡视的效率和质量。国内各电力研究院、企事业单位、知名大学亦开