特高压输电线路巡检无人机安全技术探讨

崔海龙

摘  要：目前，我国在开展特高压输电线路的日常巡视工作与故障查找工作时依然采用以人工巡线方式为主、直升机巡线方式为辅的模式，但是，无论是人工巡线方式还是直升机巡线方式，均存在着一定的局限性。人工巡线方式工作量巨大、危险性极强，作业件极为险峻，不仅作业时间长而且作业困难大，人员安全得不到保障。而直升机巡线方式的技术门槛较高，从业人员需要经过长时间的培训以及实践才能开展作业，需要花费大量的人力物力财力。

关键词：特高压输电线路巡检;无人机安全技术

引言

无人机生存能力强、成本低，机动性能好、使用方便的特点使得无人机在特高压输电线路上的应用研究推动无人机技术不断发展。利用无人机进行特高压输电线路巡视节约大量人力，不仅解放劳动力，提升供电公司的经济效益，而且降低人工劳动强度，降低巡线成本，提高巡线自动化水平，提高输电线路巡检效率，为电力部门带来巨大经济效益与社会效应。

1.无人机的构成及巡线特点

1.1 无人机的构成

无人机的全称是无人驾驶飞机，顾名思义，无人机不需要驾驶人员进行作业操作，而是由无线电遥控设备或者其他控制程序进行控制的，是一种新型的小规模飞行器，在高空作业方面具有得天独厚的优势。现代无人机具备多种复杂功能，即具备航空能力，又常安装电子监测系统与图像识别系统等，因此，现代无人机技术在测绘行业、军事领域、侦查方面以及航拍行为、抗灾行动等方面应用极深极广。

1.2无人机的巡线特点

（1）飞行控制系统

飞行控制系统是无人机系统的核心部分，根据驾驶方式的不同，无人机的飞行控制系统可以分为手动控制模式以及自动驾驶模式两种，所有人为发布的无人机的工作指令以及线路联系的传递都由飞行控制系统完成。无人机飞行控制系统包括自动驾驶仪部分与遥控接收机部分，如果选择自动驾驶模式，无人机的所有工作状态控制指令由自动驾驶仪发布并执行;如果选择手动控制模式，无人机的所有工作状态指令由地面控制站发出，由遥控接收机接受并执行。

（2）动力系统

无人机的动力系统一般分为两种，一种是内燃机动力系统、另一种是电动机动力系统，两种动力系统各有特点。内燃机动力系统的声音较大，并且随着无人机高度的升高、动力系统温度的上升，其稳定性可能会降低;电动机动力系统的声音较小，体积较小，因此重量较轻，电动机动力系统可以与无人机的其他系统共用同一电源，随着无人机高度的升高、动力系统温度的上升，其稳定性不会发生明显改变，即时无人机在飞行过程中发生中心的偏移，其稳定性依然较好。

（3）能源系统

能源系统指的是为无人机的其他系统提供运行所需电力的系统，无人机构成中的用电设备较多，主要是云台设备与电动机，此外，调速器与舵机、信号接收机等部分设备运行也需用电，供电电池类型较多，如镍铬电池、锂离子电池、镍氢电池以及锂聚合物电池等，为了保证无人机的飞行，要求能源系统放电能力要强，达到大电流（15C）放电强度。

（4）任务荷载设备

無人机上搭载的设备较少，一般包括照相机设备、云台设备以及热红外仪设备等，按照无人机的具体巡线任务需求进行设置。

（5） 通讯系统

无人机的通讯系统包括数传电台与图传电台。数传电台负责传送无人机飞行过程中产生的所有数据，包括无人机飞行的速度、飞行的高度、飞行轨迹以及飞行姿态等，这些飞行数据都由数传电台负责传送到地面控制站;图传电台则负责传送无人机飞行过程中监测并拍摄到的所有图像资料至地面控制站。

（6）地面监控站

地面监控站由无人机操控人员掌握，操控人员可以运用地面监控站预先规划好无人机的飞行航线，并对无人机的起飞时间与降落时间进行设置，在无机飞行作业期间，操控人员可以由地面监控站发出指令，随时更改无人机的任务路线以及其他诸如高度、速度、姿势等飞行参数。无人机的往期飞行任务记录也能够为地面监控站所保存，这些记录均为宝贵的一手资料，地面监控人员能够随时调出任务记录并进行查看，不仅保证了特高压输电线路巡视的可靠性与安全性，还能为之后的无人机飞行作业任务总结更多经验，节省更多的时间与精力。

2.特高压输电线路巡检无人机安全技术

作为应用到特高压输电线路巡视任务中的新技术，无人机巡视技术具有较多优势，是输电线路巡查工作自动化发展、科技化发展的重要手段，主要包括以下几个方面：

（1）与传统人工巡线的方式相比较，无人机巡线方式受作业环境影响较小，无论是山顶或是江边，都能够轻松飞行迅速作业，并且能够扩大巡检范围，通过高清摄像头的拍摄获得一手资料，提高巡线效率并减少人工作业强度、降低人工作业风险。

（2）无人机巡线方式范围广、效率高，能够极限缩短作业时间，与人工巡线方式相比较，效率提高近十倍，操控人员对无人机飞行参数进行设置，可以控制无人机巡视 500k V、220k V 特高压输电线路，也可以巡视 110k V、35k V、等低压输电线路，范围较广，巡视过程中不需要进行任何重复修改。

（3）无人机不需要任何驾驶人员，不需要招聘并培训相关人员，与载人飞艇、载人飞机相比较则省去大笔资金，另外，无人机的运行维护管理成本较低，节省资金的

同时更加节能高效。

（4）无人机巡线受环境影响较小，受地理条件的影响也不大，无人驾驶正是无人机最大的特点，这也意味着无人机更加适应在艰险严酷的环境下作业，不需要考虑危险性高的作业任务对工作人员的负面影响，不用担心会造成人员的伤亡。无论是高山江河等地势环境威胁，还是雨雾云霜等天气环境威胁，或是火灾地震雷电等天灾威胁，无人机都能够灵活就业、高效作业。

（5）与卫星遥感方式相比较，无人机巡查线路作业过程不会由于云层的厚度变化而发生偏差，并且，无人机能够在操控人员的控制下对同一可能存在故障的区域进行反复巡查，由此产生的费用较低。

（6）无人机为便携性器具，小型无人机可由单人携带，即便是大型无人机，也能够用普通车辆运输，与载人飞机相比，无人机起飞条件简单，无需跑道助跑即能完成起飞。

（7）无人机的作业速度较之其他巡线方式更加快速，并且在作业过程中能够实时获得线路相关影响资料，便于工作人员实时判断线路故障情况，提升巡线工作的整体效率。

（8）由于无人机上搭载高清拍摄设备，能够进行局部放大拍摄，并且拍摄图像资料的清晰程度完全能够胜任巡视工作的需求，影像资料能够长时间保存，便于工作人员反复查看。

（9）无人机灵活性、机动性较强，在使用与维护方面更加方便、成本低廉，成熟的无人机使用方法有其标准流程，新上岗的工作人员也能快速掌握相关技能，不需要花费大量的岗前培训成本。

（10）无人机拍摄的图像资料能够帮助工作人员辨别输电线路的缺陷，也能够帮助识别由于环境变化或者其他人为因素造成的影响，但是在线路老化或者绝缘方面，现有的无人机巡查技术还不足以分辨完全，因此，依然需要人工巡查方式与无人机巡线方式结合开展作业。

结语

综上所述，本文对无人机巡线安全技术进行了研究与探讨，认为无人机必须保证其在飞行功能、通讯功能、任务功能、安全保护功能以及监控显示功能方面的需求，需要具备自动飞行控制的相关功能与技术、能够稳定飞行的相关功能与技术、自动识别跟踪以及快速对焦成像的相关功能与技术才能够真正应用到特高压输电线路的巡视作业之中。

参考文献

[1]孙阳.2017.特高压输电线路巡检无人机安全技术探讨[J].山东电力技术，44（02）：15-19.

[2]邱绪尧，张君. 2017.特高压输电线路竣工验收标准化探讨[J].山东电力技术，44（02）：74-76.