无人机技术在输电线路巡检工作中的应用及展望分析

幸运星

(国网重庆市电力公司检修分公司，重庆 400039)

0 引言

电力是保障国民经济发展与人民生活正常进行的重要基础设施之一，随着社会经济的发展，我国的电网建设事业也发生了日新月异的变化。不但电力基础设施明显增加，规模显著扩大，且输电线路也变得更加错综复杂，这些都将增加输电线路巡检的难度。之前的人工巡检方式，已经明显不能满足我国电力事业发展的实际需要，电力系统相关工作人员必须积极探究现代无人机技术在我国输电线路巡检工作中的应用，以不断提高电网巡检的效率与质量。

1 无人机技术的原理与功能

目前，输电线路巡检中最常应用的无人机一般是UH无人机(又称“遥控直升无人机”)与M4R无人机(又称“四旋翼无人机”)。其UH无人机主要由地表摄影与操控系统、影像收集与传送设备、遥控直升本体等多部分组成。它的主要功能是利用人工遥控，精确地飞行到相应的输电线路周边，在确保机身安全的前提下，悬停在电力线路附近，收集相应输电线路的视频图像，然后利用现代无线图像传送设施，精确传输到电网后台，方便工作人员查看输电线路状况。而M4R无人机则通常由M4R无人机身和M4R地面站两部分构成。它不但悬停性能、起降能力突出，而且能够携带先进的高分辨率微型摄影仪、无线图像传送器等，可以进行输电线路高清图像采集，远程目标传送。在具体的巡检工作中，M4R无人机在地面站的对应引导作用下，先是沿着目标电网飞行，当飞行至安全距离，到达输电设备周边后，就会主动悬停合适的空间位置，选择科学合理的角度采集相关图像，而后精准传送到地面站。当需要调整被检测的电力设备与图像摄影仪时，工作人员则只需适时控制M4R无人机的减振云台[1]。

2 无人机在输电线路巡检中的优势与劣势

2.1 无人机在输电线巡检中的优势

目前，无人机在输电线巡检中的优势主要表现在两方面。第一，因为无人机具有自动导航技术与自动悬停技术，所以在电网巡检过程中，它能够进行全方位、多角度的高空信息收集，这是传统的人工巡检无法比拟的。第二，无人机技术的应用，降低了输电线路巡检的难度，提升了电力系统的服务性能。在大雨暴雪等不良气象条件下，传统的人工电力巡检工作中十分容易出现铁塔打滑，工作人员坠落，人工蹬杆触电等电力安全事故。而无人机因为具有良好的电网防碰撞保护性能，所以在一些较为恶劣的雨雪灾害性天气里，也能进行输电线路故障检测及电网灾害分析。

2.2 无人机在输电线路巡检中的劣势

虽然将无人机技术应用到输电线路巡检中十分利于提高输电线巡检的效率与质量，也有助于减少电力安全事故的发生，提升整个电力系统的服务性能，但这并不能掩盖由于其自身性能缺陷而在输电线路巡检工作中存在的劣势。一方面因为无人机的遥控范围最大难以超过1 km，相对于人工巡检，它的遥控范围就显得有限而偏小。另一方面，由于无人机的体形较小，所以无人机的电容容量通常偏低，这样就极大限制了它的巡检时长，使得无人机的巡检时间一般较短。

3 无人机技术在输电线路巡检中的具体应用

在输电线路巡检工作中，工作人员的巡检项目大概可分为三种即常规巡检、故障巡检与特殊巡检。其中，常规巡检就是依据一套标准化的流程对输电线路进行基本的周期性巡检工作。而故障巡检主要是对存在故障的位置进行有效处理。特殊巡检则是在一些特殊时期对输电线路进行较为严格的管控。在具体的电网巡检工作中，无论哪种项目巡检，无人技术都已被有效引入与积极应用。

3.1 利用无人机全方位高效巡检输电线路

无人机一般都由两部分组成，即地面控制系统与机载系统，其中无人机的机载系统中大都配置有可见光相机，可以全方位精准拍摄相应的输电线路。而且在完成拍摄后还能进行图像格式的转换，通过相应的远程信号无线传送系统及时传送到指定的计算机中。这样专业的人工巡检人员就可以及时查看与快速判断输电线路的运行状况。在遇到难以判断运行状况的输电线路图像时，工作人员还可以利用遥控器相应地调节可见光相机的焦距，以获得更加清晰的目标图像。当需要对一些较为特殊的输电线路进行巡检与故障检测时，工作人员可以通过地面控制系统灵活改变无人机的飞行路线，其确保其能快速精确地悬停在目标位置附近拍摄出清晰图像，传送至地面。这些都有效减轻了人工巡检工作的难度与强度。最重要的是通过无人机拍摄与传送到计算机的巡检图像可永久保存在计算机中，这就为日后的输电线路巡检工作提供了重要的资料参考依据[2]。

3.2 利用无人机快速清除输电线路附着杂物

因为我国的输电线路大多处于户外暴露状态，所以它们在运行过程中难免受大风、雨、雪等诸多不确定因素影响，经常性附着一些杂物异物。这就需要巡检人员及时彻底清理输电线路，以免因此造成输电线路运行异常，停运甚至引发相关的触电事故。但是依靠人力方式进行输电线路上附着杂物异物的清除不但效率低还存在着极大的安全风险。引进无人机技术后，就可以将激光模组、控制器等相关设备装置在多旋翼无人机上，当巡检人员利用云台摄像头找准杂物附着位置时，就可以适时的调整无人机的悬停方位，以确保杂物能处在无机搭载的激光模组的焦点上。这时工作人员可以通过无程控制系统打开激光模组，这样激光模组中发射出的能量激光就可以快速地熔断杂物，使输电线路处于常规状态了。

3.3 利用无人机进行非常规状态中的输电线路巡检与故障检测工作

在一些地质灾害造成道路中断的地区或地质情况复杂存在重大安全风险的地区，出于电力员工的人身安全考虑，电力部门很难派人及时到达现场进行输电线路的勘察检验与故障检测。而引进无人机技术后，工作人员就可远程遥控无人机对这些特殊地区的输电线路进行有效巡检与故障检测。这样不但巡检人员的人身安全得到保障，而且整个电力系统的服务性能也实现了前所未有的提升。可以说无人机技术在输电线路巡检中的应用真正打破了自然条件对传统人工巡检的局限。

4 无人机技术在输电线路巡检工作中的应用前景展望

将无人机技术应用到输电线路巡检工作人员中，不但可以通过地面控制系统多方位获取可存储的输电线路高清图像，帮助工作人员精准判断线路运行情况，还可以及时高效地巡查出输电线路的故障位置，显著降低巡检人员的工作强度，有效规避传统人工高空巡检而产生的电力安全事故。且无人机在应用过程中还具有应用成本低、维护费用少、风险系数小等多种优点。所以未来无人机技术在输电线路巡检工作中的应用前景也较为广泛与良好。基于此，电力系统在遵守国家相关法律政策的基础上，十分必要做好以下两点工作，以不断提升无人机技术在输电线路巡检工作中的应用水平，促进我国电力巡检工作不断向现代化、科技化方向转变。

4.1 重视巡检人员的无人机技术培训工作

一方面电力系统要对其巡检人员进行基本的无人机技能培训，以为他们能遥控无人机进行常规基本的输电线路周期性巡检打下技能基础。另一方面，电力部门也要加强无人机的职业技能培训工作，在对学员传授无人机技术基础技能的前提下，有效拓展电力巡检人员的创新思维，力争培养出一批高技能高素质的复合型现代电网巡检人员，鼓励他们积极地将无人机基础技能与具体巡检实践结合，改进与研究出更加高效的专门针对电网巡检工作的无人机技术标准[3]。

4.2 加快无人机技术与人工智能技术的有效融合

先进的人工智能技术是未来社会发展的重要趋势与主要动力之一，积极地将人工智能技术引入输电线路无人机巡检工作，不断提高无人机的智能控制、环境适应、协同指挥以及语音交互、智能分析等能力，对提高输电线路无人机巡检的科学性、高效性、精准性都具有重大作用。

5 结语

综上所述，将无人机应用到现代输电线路巡检、异物清除与故障检测工作中，不但有助于提高输电线路巡检的效率与质量，降低人工巡检的工作强度，规避由此产生的安全风险，还可以显著优化整个电力系统的资源配置，提高电力系统的服务性能。所以电力部门要不断加强对输电线路巡检中无人机技术应用的深入研究与改进，以便未来无人机能被更加广泛、更加便捷地应用到现代电网巡检工作中，更好地为保障输电线路可靠、稳定、高效运行服务。