无人机在输电线路工程施工中的应用研究

李伟 董苾琛 冯斌

湖北省送变电工程公司 湖北 武汉 430000

无人机是新出现的智能化工作及搭载设备，在国民经济生产中呈现出越来越大的应用价值。近年来，无人机也被引入到输电线路测距、架线、巡检等各个环节，体现出越来越大的经济和社会效益，发挥着越来越重要的作用。笔者结合近年来无人机在输电线路中的应用情况，探讨了其应用的价值，及操作注意事项。

1 无人机的分类及其选型

无人机是指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。按照动力方式，可分为旋翼直升机和固定翼直升机。其中旋翼直升无人机为目前市场主流，它以旋翼为推动方式，可实现垂直起降和空中悬停。按照旋翼数目，一般又有四旋翼、六旋翼、八旋翼等不同类别；按照动力方式的差异，又可分为旋翼带尾桨、共轴反桨和多旋翼等不同类别。根据空机质量大小，无人机又分为大型无人机（大于116kg）、中型无人机（大于7kg，小于116kg）和小型无人机（小于7kg）等不同类别。

在输电线路施工巡检中，大多选用中型无人机和小型无人机。其中，在中等距离的多任务精细化中，一般选用单旋翼带尾桨式中型无人机；在短距离常规故障巡检和架线施工时，可选用电动多旋翼小型无人机。

2 无人机在展放导引绳中的应用

目前，在输电线路施工架线时，展放导引绳包括人工展放、动力器展放两大形式。根据所选用动力器的不同，又分别可选用动力伞展放、飞艇展放和无人机展放。传统的人工展放、动力伞展放、飞艇展放形式存在明显弊端。

人工展放作为一种传统施工方式，需要提前准备施工通道。受施工地域环境因素影响大，在跨越江河、高山等复杂地貌时难以施工，且对生态环境破坏较大，青苗赔偿金额高，综合效益较低。

动力伞展放和飞艇展放都是着眼于“脱离地面”，从空中通道完成展放。这两种方式减少生态破坏、减少青苗赔偿且提高了施工效率，有效解决了特殊地理环境和施工环境下的导引绳展放难题。

相比较而言，动力伞展放的载重量大、飞行距离远，可实现长距离不间断作业。但是，动力伞飞行的安全性低，只能由一位操作人员驾驶，具体施工过程中时常发生安全事故，影响了安全文明施工，极易造成人员伤亡风险。飞行稳定性差，低速飞行、悬停、爬升等飞行状态不佳，在飞行过程中一旦错过塔位或者在相邻塔位高差大时，后续操作不便。动力伞自重重，体积大，不便运输，同时需要较长跑道进行起降，输电线路架线施工现场往往处于野外，难以满足运输和起降条件。

遥控飞艇展放引导绳相较动力伞而言，飞行安全性更高，载重量也较大。但同时在飞行过程中易受到气压、风力等因素影响，同样存在飞行稳定性差，人员安全施工风险大；自身体积大、对起降场地要求高等弊端。

无人机展放引导绳与遥控飞艇、动力伞相比较而言，最大的优势体现在三个方面：一是由“有人操作”到“无人操作”。只需人员在地面装配、操控，无须人员上天飞行，极大地降低了人员安全风险。二是由“大”变“小”。无人机的自重小、体积小，对运输要求大大降低，同时，起降方便，可实现垂直起降，只需要准备一片平整空地，无须起降跑道。三是由“粗放操作”变“精准操控”。无人机的可控性更高，遥控信号更加温度、灵敏。小型无人机的动力来源主要是电池电能，不受气压等因素影响，在高海拔地区、风向不稳定的大风地区操作更稳定。同时，在无人机加装摄影、摄像设备后，可与地面实时传输图像，共享操作图景，进一步提升了作业精准度。与此同时，无人机展放也有一定缺陷，例如载重小、飞行距离短、连续作业时间短。

目前，我司在选用无人机放线时，一般选用需满足下述参数的无人机。

飞机自重有效载重续航时间控制距离抗风环境影像系统飞行功能2～5kg 4～6kg不少于30min 5～10 km少于8m/s可视范围1000m可任意位置空中悬停、任意方向飞行，急刹车，失控自然返航，能实现遥控放线，电池持久性好

3 无人机在输电线路巡检中的应用

目前，输电线路巡检主要是通过人工巡检的形式来完成，由检测人员通过肉眼观察、望远镜观察来检测线路外观状况，通过红外热成像仪来观察线路发热状况，通过测距仪来检测线路安全距离等指标是否符合线路安全运行规范。人工巡检的形式易受地形影响、恶劣天气影响，且巡检效率低下，已经不能完全满足我国日益增多的特高压输电线路安全运行维护工作的需要。借助无人机来开展输电线路巡检作业，可有效解决人工巡检的上述缺陷，表现出如下优势：

第一，提高观测精度。无人机通过空中飞行，摆脱了传统地形束缚，可通过递近观察来近距离、多角度观测输电线路中的绝缘子、导地线以及金具设备。与传统的地面观测相比，观测精度更高。同时，无人机可选型搭载各类不同的观测设备器具，查找多种类别的缺陷故障。

第二，摆脱地形、气象束缚。传统人工巡检时，如遇到高山密林、江河湖海、峡谷深渊、高海拔地区等复杂地形条件时，巡检难度极大。同时，如遭遇冰冻、雾霜等恶劣自然天气时，也难以开展巡检作业。无人机巡检作业可克服地形、气象限制，实现全地域作业。

第三，提高观测效率。无人机具有快速飞行、空中悬停等操作特点，既可快速完成大区域内巡检，又可针对特定区域开展精细巡检，同时可实时将巡检图像数据传输回控制中心，进行实时诊断分析。相较人工巡检而言，观测效率大大提升。

无人机巡检作业时，应注意如下操作注意事项：巡检时应保持通视状态下作业，选用自主或增稳飞行模式，巡检飞行速度一般应小于10米/秒；不可长时间沿线路正上方飞行，与周边障碍物距离不小于10米；不可长时间在重要设备、线路正上方悬停，与线路设备距离一般不小于5米。

4 无人机在输电线路测距中的应用

对输电线路特别是特高压输电线路开展精准故障测距是保障线路安全稳定运行的一项重要基础性工作。传统测距技术具有测距范围小、精度低、地形限制多等局限。

无人机测距具有工作范围广、获取数据快、维护成本低、测量结果准、自主化加载空间大等特点，可显著提升测距的质量、安全和效率。在具体作业时，可分别加载激光测距单元、超声波测距单元、倾角测量单元，精准策略障碍物与输电线路之间的障碍距离。