小型无人机在输电线路故障点查找上的应用

邓远宁 杨玉婷

摘要：新形势下，电力行业快速发展，高压、超高压输电工程不断增多，满足了用户用电需求的同时，电网的大规模与复杂性，增大了输电线路的故障发生几率。此时，面对大规模的电网与四通八达的输电线路，传统的故障点检查方式已经无法保障电网可靠运行。笔者认为，积极引进小型无人机，全方位监察输电线路，快速查找输电线路路上的故障点，具有重要意义。文章简述了小型无人机在输电线路故障点查找中的应用优势，以期推动小型无人机的普及，提高我国输电线路的可靠性。

关键词：小型无人机；输电线路；故障点查找；应用

前言：自电力进入千家万户之后，电力已经成为社会上不可缺少的能源，电网的安全可靠，直接影响着企业的经济效益与社会的稳定发展。因此，电网的安全可靠受到电力企业与国家高度重视。在电网工程中，输电线路工程是其中规模最大的工程，输电线路作为输送电路的关键，其可靠运行非常重要。对此，积极引进新的巡视方式，全面、迅速的巡查输电线路工程，及时发现故障点所在地，对提高输电线路可靠性具有重要意义[1]。

1、小型无人机的线路巡查模式与应用效果

无人机，是无人驾驶飞机的简称，是一种由无线电遥控设备与自身程序控制操作的无人驾驶飞行器。无人机主要由自动驾驶仪、程序控制装置、摄像机等构成，常被应用于空中侦查、通信、电子干扰、测绘等中。近几年，电力系统规模越来越大，人工巡检输电线路的方式受到很大限制，电力行业从业者逐渐将目光放在无人机上，以期无人机能够代替人工对输电线路进行巡检，以保障输电线路的可靠运行。

当前，在输电线路故障巡查中，直升机的应用，已经得到推广。但是，直升机飞行较高，高空作业人员很难发现金具缺陷，如：销子脱落，螺栓松脱，防震锤滑移等，为保障输电线的安全性，必须将人工巡查与直升机巡查结合。并且，在直升机运行中，高空作业人员的安全性存在一定威胁性。与直升机相比，小型无人机在输电线路巡查上，具有以下优势：其一，体积小、重量轻、能够迅速展架紧急故障迅速工作；其二，无人机价格便宜，维修费用低，适合在输电线路故障检查中全面推广；其三，无人机起降方便，对起降场地要求不高，能够应用于地形复杂区域，实现了对输电线路全方位巡查；其四，无人机操作灵活，甚至能在线路附近悬停，近距离、多角度的拍摄线路设备情况；其五，不需要进行空域申请，即可起飞，对输电线路进行检查。上述种种优势，推动了小型无人机在输电线路故障点检查中的应用。

2、输电线路故障点查找中的主要问题

在输电线路运行中，常见故障包含有以下几种：线路基部回填土下沉，杆塔保护措施不固定甚至实效，接地装置腐蚀断裂，防雷装置效果不佳，连接部位锈蚀、松动、损伤等。输电线路稳定性受到影响，为输电线路可靠运行带来安全隐患[2]。当前，社会发展迅速，为满足社会对电能的需求，超高压、长距离、大容量的输电线路逐渐增多。输电线路大多架设在远离城镇、人口稀少的山区、丘陵或丛林地带，复杂的输电线路工程越来越多，在线路长期运行下，很难保障线路、杆塔等不出现故障。因此，电力运检维护工作的核心环节是电网巡线。相关人员需定期巡查输电线路，查找输电线路的故障点，及时发现并解决输电线路故障，保障电网安全、可靠运行。

现阶段，电网巡线主要分为常规巡视、故障巡视和特殊巡视三种。而这三种巡线的传统做法是人工巡线，即通过步行巡视及攀登杆（塔）等形式进行。但是，人工巡线存在诸多问题：其一，人工很难对跨河穿山的线路进行巡查，且受到环境变化、天气变化等的影响，人工很难全方面保障输电线路的安全性；其二，多数故障查找人员专业水平不高，在故障点查找时，极易出现疏漏，巡视效率低下，影响了输电线路的可靠运行；其三，对于放电不明显或存在视距限制的情况，人工很难通过高倍望远镜发现故障，需要携带登塔、走线等查找故障点，增大了线路巡查人员的工作量，为工作人员安全性带来威胁。

3、小型无人机在输电线路故障点查找上的应用

航空工业的发展，引起了电力企业对小型无人机应用的关注，小型无人机以受地理环境影响较小、巡視线路周期较短、故障点查找效率较高、成本投入较少等优势，被引入输电线路的故障点检查中，并发挥了重要作用。下文对小型无人机在输电线路故障点查找上的应用展开探讨。

3.1、小型无人机的驾驶技术

在输电线路故障点查找中，小型无人机想要发挥作用，其驾驶技术是基础。因为，无人机的应用，能够达到长时间、远距离、超视距的巡视，若时刻需要人工操作无人机，则操作者极易因疲劳、注意力不集中等导致操作不当，输电线路故障点查找质量难以保障。对此，小型无人机应具备自主悬停，自主驾驶的功能，能够在操作人员输入特定程序后自主巡查线路故障点。同时，输电线路大多架设在户外，外部因素的影响，极易影响无人机故障查找效果。对此，无人机应具备较强的抗干扰、抗风力能力[3]。另外，输电线路工程规模较大，为保障故障点查找效率，保障输电线路的可靠运行，无人机在起飞、运行等中应具备较高的效率。最后，无人机还应具备随时、快速接收地面作业人员信号指令的能力，以此保障无人机能在突发状况时快速赶到故障发生区域，并迅速圈定故障点，保障输电线路正常运行。总之，为保障小型无人机在输电线路故障点查找上的高效应用，无人机应具备上述各项功能。

3.2、人工与小型无人机协同查找线路故障点

在输电线路故障点查找中，人工与小型无人机各具优劣。人工查找故障受到地理环境、视距、视角等的限制，且故障点查找效率不高；小型无人机则受到续航时间与操作距离限制，难以大范围长时间查找输电线路故障。对此，对于人工在地面难以发现的线路故障点，两者共同协作，输电线路运维人员携带小型无人机深入线路故障现场，利用传统模式锁定故障点范围，操控无人机靠近输电线路，多角度、清晰的展现故障点的实况，有效解决了输电线路故障，保障了输电线路安全运行[4]。

3.3、小型无人机应用的案例

2018年8月16日，110kv捞水马线发生雷击跳闸故障，工作人员根据故障录波进行故障巡视，发现#019至#024杆塔接地连接位置均出现疑似电弧灼伤痕迹，在16日的巡视中，地面巡视人员通过望远镜、高倍相机最终无法找到缺陷部位，决定申请无人机小组进行故障查找作业。17日上午9点，无人机操作人员到达现场开展故障巡视工作，参与巡视的无人机技术参数如表1所示。无人机操作人员在距离故障线路#021杆塔约300m处的一块空地上操作无人机起飞，从#024杆塔向#019杆塔逐个进行排查，发现#022杆塔右线中相绝缘子和金具上有多处放电痕迹。仅仅经过1个巡检架次，便确定了故障具体位置。在本次无人机故障查找中，投入人员仅2人，除去路上花费的时间，耗时不到30min，极大地提高了工作效率，保障了员工安全。

4、总结

由小型无人机的实际应用效果来看，小型无人机飞行灵活，起降方便，能够对单塔进行定点多角度拍摄，将单个基塔、输电线路某一点的情况清晰反映。这些优势，必将推动小型无人机在输电线路巡查中的广泛应用，小型无人机也将在输电线路运检维护这一广阔的领域发挥出越来越大的作用。

参考文献：

[1]周学明， 胡丹晖， 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.

[2]徐煦. 无人机在输电线路故障点查找上的应用与分析[J]. 工程技术：全文版， 2017（3）：00283-00283.

[3]刘金平. 浅析无人机在输电线路故障点查找应用[J]. 电工技术， 2016（9）：00072-00072.

[4]邓志远. 无人机在高压输电线路巡视中的应用研究[D]. 华北电力大学（北京）， 2015（8）：120-120.

作者简介：

邓远宁（1989），男，汉族，湖南长沙市，工程师，硕士，从事输电运检工作。

杨玉婷（1988），女，汉族，湖南长沙县，工程师，硕士，从事电力营销工作。