遥控喷火飞行器带电处理异物装置的研发

朱德中　刘俊祎　梁宏杰　徐懿昭（江苏省电力公司检修分公司，江苏苏州　215000）



遥控喷火飞行器带电处理异物装置的研发

朱德中刘俊祎梁宏杰徐懿昭
（江苏省电力公司检修分公司，江苏苏州215000）

【摘 要】开发了一套遥控喷火飞行器带电处理异物装置，该装置将多旋翼无人飞行器和可遥控操作的喷火装置有效结合，采用无人机搭载喷火装置飞至作业点并进行遥控喷火的方法实现对可燃性异物的带电处理。该装置能够适应高压输电线路的运行环境，快速安全的处理挂线可燃异物。现场试验表明该装置几分钟内即可塑完成料、纤维等可燃性异物处理工作，大大提高检修工作效率。

【关键词】输电线路带电作业异物处理飞行器遥控喷火

随着城市建设的的迅速发展，一、二级用电单位不断增加，供电负荷越来越大，对供电部门的要求越来越高。要保证一、二级设备的供电，必须确保供电可靠性，提高供电的可靠率，满足用电客户的需求。带电作业工作就是基于上述要求，所采取的一项重要技术手段，能大大减少设备停电次数，及时消除带电设备缺陷，满足线路安全运行的要求。

目前带电处理线路异物的方法主要有绝缘操作杆法，翻跟斗滑车绝缘绳法［1］。受环境因素影响，当线档下，遇有鱼塘、河道、公路、铁路及其他地面工作人员难以直接通过的地点，带电处理异物难以进行。针对复杂环境下的异物处理，无法使用绝缘操作杆法，翻跟斗滑车绝缘绳法带电处理的异物。遥控喷火飞行器带电处理异物装置利用遥控飞机的飞行功能，利用喷火枪的喷火功能对异物进行处理。在地面，工作人员将飞行器飞至异物附近，地面工作人员马上进行遥控点火，通过燃烧异物，从而达到处理异物的目的。

1　系统设计

目前国内外对于小型无线遥控飞机的研究已经较为成熟，各种小型无线遥控飞机已经应用于各个领域，航拍是最早被利用的，电力部门也利用它的航拍功能进行日常巡视、缺陷查找工作［2-6］。本系统以小型无人机的基础进行有针对性的改造，利用无人机的飞行和悬停功能，搭载喷火设备，使其具备处理异物的功能。喷火设备重约3kg，为满足承重要求，本系统选用最大可搭载重量7kg的大疆WooKong-M八旋翼无人飞行器。为实现远程带电异物处理功能，需要对喷火枪进行改进，增加无线传输控制模块，使其能够遥控点火，燃烧后遥控熄火。为了防止强电场干扰飞机的飞行及遥控性能，利用1米左右的高强度碳纤维杆把飞机与喷火枪组合，以保证飞机与带电导线的距离。整个系统如图1所示。

2　系统架构及参数

遥控喷火飞行器带电处理异物装置系统结构如图2所示，由多旋翼无人机和异物处理装置组成，两者通过连接杆连接固定。无人机系统由飞行平台、导航控制、图传设备、电源等模块构成，无人机最大遥控距离1km，抗风能力5级，满载最大悬停时间为15min。无人机通过无线实时传输系统，通过遥控器配合地面站可以方便的进行操作控制。异物处理装置由喷火装置、燃料罐、无线传输装置及控制装置构成。采用汽油作为燃料，燃料罐容量一升，火焰长度为1.5m，能够满足点燃异物的要求。

3　作业流程

利用遥控飞机的飞行和悬停功能，利用喷火枪的喷火功能，能够实现远程带电处理异物，其作业流程如图3。每次起飞前，作业人员需在地面进行喷火试验，以确保装置完好。工作人员将飞行器飞至异物附近，通过监控视频，准确判断异物与喷火枪火焰的距离，达到火焰燃烧的范围，地面工作人员马上进行遥控点火，通过数秒的燃烧，完全可以将塑料纤维的材料异物，烧断烧尽。从而完成整个处理异物工作。

4　应用情况及性能分析

本文选取500kV输电线路导线缠绕飘带场景进行试验，检验遥控喷火飞行器带电处理异物装置的实际性能。其中实时风力5级，导线距离地面高度27米。图4-5为应用该装置对挂线异物灼烧处理的图片，无人机从起飞至异物处理完毕返回共用时6分钟。

此种利用遥控飞机加载喷火枪带电处理异物的方法可以弥补现有传统方法的不足，破除传统方法所受到的环境限制，解决传统方法在处理异物中遇到的困难，从而能够更高效、更便捷、更安全地处理异物。传统方法利用工作人员携带专业操作工具到达线路上指定的异物处理地点处理异物，其大部分情况需要人员亲自上塔处理，其不仅耗费时间较长之外，还具有一定的人员安全风险，传统带电处理异物的方法需要申请停用重合闸，其从工作许可人向调度申请停用重合闸开始到变电站运行人员正式停用重合闸，其至少需要2小时的时间，一般的使用绝缘操作杆带电处理异物的工作时间为1小时，使用翻跟斗滑车处理异物需要2小时，复杂异物处理所需要的工作时间则更长，由此可见整个工作流程完成所需要的时间要超过3小时。然而本研究项目研发的遥控飞机加载喷火枪的组合装置将很好的缩短整个工作时间。第一它具有高度机械化、可远程遥控的特性，所以将不需要人员亲自上塔操作，操作步骤得到简化，只需地面人员直接对飞行器进行遥控，其遥控形式的工作方式相比传统方法不仅节省了人员的体力劳动，更简化了工作流程；第二飞行器代替人员靠近线路，类似于人工智能化的工作方式，将大大降低了工作人员的安全风险；第三其工作方式不需要停用重合闸，也就是省去了停用重合闸的时间。综上，应用该装置进行异物处理将大大节约工作时间，提高工作效率，降低安全风险。

5　结语

本文提出了一种遥控远距离处理异物的新技术，并研发完成遥控喷火飞行器带电处理异物装置。该装置利用无人飞行器搭载喷火枪飞至异物附近，通过监控视频，准确判断异物与喷火枪火焰的距离，达到火焰燃烧的范围，地面工作人员马上进行遥控点火，通过数秒的燃烧，可以将塑料纤维等的可燃材料异物，烧断烧尽。该异物处理方法省时省力，能够大大提高工作效率，降低安全风险。

参考文献：

［1］胡毅，王力农，邹伟.送配电带电作业的现状与发展［J］.电力设备，2003，4（2）:35-39.

［2］郭昕阳，李卫国，郑建刚等.一种轻型电动无人机在输电线路巡视中的应用技术［J］.华北电力技术，2013，（4）:61-64.

［3］汤明文，戴礼豪，林朝辉等.无人机在电力线路巡视中的应用［J］，中国电力，2013，46（3）:35-38.

［4］李力，徐勋建，李波等.架空线路无人机巡视技术探讨［J］.湖南电力，2012，32（1）: 44-47.

［5］周学明，胡丹辉，吴向东等.小型无人机在输电线路故障点查找上的应用与分析［J］.湖北电力，2015，39（2）:38-40.

［6］王柯，麦晓明，许志海等.无人机在湛江电网台风应急巡检中的应用［J］.广东电力，2015， 28（9）:107-112，118.

［7］王振华，黄宵宁，梁髡等.基于四选一无人机的输电线路巡检系统研究［J］.中国电力，2012，45（10）:59-62.

作者简介：朱德中（1976—），男，助理工程师，带电作业技师，从事输电线路检修工作；刘俊祎（1990—），男，硕士研究生，从事输电线路运维检修工作；梁宏杰（1987—），男，本科生，从事输电线路运维检修工作；徐懿昭（1992—），男，本科生，从事输电线路运维检修工作。