无人机在高原山区线路巡检中的应用

高 坤 李昶君 杨金波 莫卫权 李立新

（1.云南电网公司红河供电局，云南 红河 661199； 2.咸亨国际（杭州）航空自动化有限公司，杭州 310000）

无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。我们常见的应用于电力生产的无人机主要有：无人直升机、无人固定翼机、无人多旋翼飞行器、无人飞艇这几类。无人直升机、无人固定翼机体积大、飞行速度快、载重量大，往往以燃油做为驱动方式，往往用于线路的施工、测绘等。无人多旋翼飞行器飞行速度慢，载荷较小，随时可以滞空悬停，正是基于这一特定，现在开展的无人机巡检多以此机种为主。

目前，我国载人直升机对线路进行巡检已经是比较成熟的项目，云南送变电工程公司对其代维线路就采用载人直升机巡检，应用已经比较成熟，但是我国利用无人机进行线路巡检作业尚处于一个研究试验阶段。由于我国无人飞行器的技术研究起步晚，技术底子薄以及低空还未全面开放等原因，国内大部分厂家的产品集成化程度不高，不能达到安全、稳定、精确、高性能的飞行状态。因此，无人机在输电线路的巡检方面，国内的应用还在应用研究阶段。

1 无人机巡检系统的组成

无人机巡检系统由无人机、遥控器、通信设备、机载设备、地面站五部分组成。安装了控制软件的地面站，可以实时监控无人机的各种飞行状态，地面监控人员通过回传的实时图像和参数，通过操纵遥控器，对无人机进行控制，实现对目标的巡检工作。

高原山区对无人机的制约因素主要体现在电池续航时间和通信范围两个方面，无人机的载荷是一定的，要想增加续航时间就必须携带更大的电池或燃料，这是不可取的。无人机系统通信设备的有效范围在10km 以内，现已开展的无人机巡检多是以改装之后的特种车辆作为控制平台，将地面站、通信设备、视频监控进行集成，通过控制引导可以实现长距离的巡检。

2 高原山区对无人机使用的影响

1）地形环境的影响

高原山区输电线路的架设位置常常位于崇山峻岭之上，交通基础设施较差，运用通信车远程引导控制根本无法适用，加之大山的遮蔽，无人机的通信距离受到很大影响，要想远程遥控进行多档导线的巡视，从通信的角度来说已不能满足要求。

2）微气象区的影响

高原地区气象变化差异较大，一条线路经常会跨越多雾区、峡谷风道、地形抬升区等多种特殊区段，环境变化较大。低温、大风、大雨等对无人机的影响较大，若不考虑这些微地形气象变化的影响，很可能发生坠机、线路跳闸的事故，造成不可挽回的损失，因此要实现无人机多区段自动巡检是不现实的。

3）气温的影响

高原地区温度较其他地区要低，当温度低于4℃ 时，锂电池所用的电解液会在低温下变粘稠甚至凝结，此时，导电的锂盐在里面的活动大大受到限制，这样的话放电效率很低，从而会导致锂电池在低温下电量降低，充电亦是如此，所以低温对无人机的电池效率影响较大。此时仍然按低海拔地区的飞行时间考虑，可能会发生摔机的风险。所以在高海拔地区要想长时间工作，变得困难。

4）其他因素

高海拔地区空气密度稀薄，螺旋桨的推力受其周边的空气速度和移动时的空气密度所影响，需要额外的动力来弥补薄空气的不足，这就需要输出更大的功率。

3 无人机在高原山区应用策略

由于地形、气象等条件的限制，在高原山区无人机的应用应以短距离的线路检测探伤和红外测温为主。想要用无人机取代人力巡线在目前的技术条件下，还存在许多的限制。

1）无人机探伤

高原山区地形环境复杂，照搬沿海平原地区的技术经验很不适宜，必须按照当地的特点开展适合本地区的无人机作业。高原山区存在许多的大档距、大高差等人力无法巡视到位区段，这些都是我们日常巡视工作中的难点。对于这些区段运行班组一般使用高倍望远镜进行检查，由于距离较远辨识不清，经常发生上报缺陷分级错误，检修班组开展工作时才发现准备的检修方案与实际不符，增加了检修班组作业量。同时由于缺陷辨识不明，作业风险增大。以上情况使用无人机就可以避免发生，在运行人员发现无法确定的缺陷后，使用无人机进行抵近拍照，将导地线情况回传到地面站，帮助运行人员确定缺陷情况。

2）无人机红外检测

线路设备可以从发热原理上分为两大类，即电流致热设备和电压致热设备。所谓电流致热设备就是由于电流作用而引起发热的设备，主要是因接头处的接触电阻大于导线电阻而引起的发热，一般由电流大小决定发热程度，受风速、湿度影响较小。所谓电压致热设备就是由电压作用引起发热的设备，常见为瓷质绝缘子零值、劣质泄露电流引起的发热，复合绝缘子棒芯电蚀引起的发热，线路避雷器阀片失效导致泄露电流增大引起的发热等。

我们现有的红外设备都不可变焦，当距离超过一定范围（30m）时往往测量不出数据，近年来为了更好的保护环境，新建和改扩建的输电线路往往采用高跨，对于档距中间的接续管、处于污秽区的导地线等，现有的红外检测设备根本无法进行检测，设备的管控处于失控的状态。通过引入无人机系统，依靠其携带的红外检测设备便可以对此类设备进行检测，避免事故的发生。

4 无人机应用应考虑的事项

无人机对输电线路进行探伤和红外检测时，属于临近带电体作业，也应遵守相关的安全规定，并制定相关的制度措施，保证无人机和设备的安全。

1）人员培训

无人机系统的操作包括了无人机的操作和地面站的操作两部分，对于新设备的使用必须要经过培训，持证上岗。由于各个公司购买的无人机系统不尽相同，无人机的操作认证工作还没有统一的标准。所以无人机的认证一般由厂家和运行单位的技术人员共同商议组织认证，依照线路工作的环境特点，从缺陷成像质量、安全控制、飞行轨迹选择等方面对操作人员进行要求。运行单位应及时组织运行人员组织参加认证，保证现场工作人员持证上岗。

2）现场勘察

输电线路经过区域环境复杂，在开展无人机工作前必须进行现场勘察。确定工作区段是否位于禁飞区内、现场电磁环境对无人机的通信控制是否存在干扰、通道环境是否对飞行轨迹有影响等问题。依据现场勘察的结果，明确工作开展的可行性，并制定工作方案。

3）编制方案

为了保证无人机飞行的有效性和安全性，在现场勘察完成后应编制本次无人机巡检的实施方案。一方面是为了保证无人机飞行的设备安全，紧急情况发生时人员能够处置得当，避免事故的发生。另一方面，依据现场情况确定安全的飞行轨迹和人员组织安排情况，保证操作人员各司其职，任务清晰明确。实施方案要经过部门审批，保证工作开展的合理性。

4）填写工作票

按照《安规》要求，临近带电线路工作应按照工作票管理规定，持线路第二种工作票进行作业。由于野外环境变化无常，在无人机飞行过程中因大风或人员操作的原因，无人机误入带电设备区域，可能会发生线路跳闸。因此，持票作业并与调度联系告知工作内容是很有必要的。

5 结论

无人机在输电线路中的应用还处于探索阶段，随着各个单位在此领域投入的增加，无人机的应用探索也将不断开拓创新。每个地区只有依据本地区的实际特点开展无人机的运检工作，才能真正的将 这项新技术应用起来，提高线路的运检水平。科技的力量是无限的，随着技术水平的不断提高，也许在不远的将来，无人机在高原山区替代人力巡线将成为可能。立足现在，我们就是要结合实际，发挥无人机在特殊区段巡检的优势，解决我们工作的盲点，为线路的安全运行保驾护航。