无人机在架空输电线路巡检中的应用研究

2020-11-26任晓龙陈亚文

商品与质量 2020年1期

任晓龙陈亚文

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1 无人机巡检的缺陷与优势

将无人机设备应用在电网输电线路巡检中，可以有效地改变以往人力巡检效率低下、大量人员资源浪费的问题。现价段，无人机巡检处于初步发展阶段，在实际应用中，还存在很多的不足。一方面，无人机设备的体积小，电容量较低，导致巡检时间较短，难以使用在长距离的输电线路巡检中。另一方面，无人机设备的遥控范围较小，存在距离限制，并且系统较为低端，未能实现对拍摄线路缺陷的自动识别。但使用无人机进行输电线路巡检，与传统的人工巡检方式相比而言，具有一定的优势。首先，无人机设备的基础是自主悬停技术和自定导航技术，可以起到防止碰撞输电线路的效果，提高了巡检的安全性。其次，在恶劣的天气中，可以有效的对输电线路发生的问题进行分析，并找出发生问题的位置，便于快速解决问题，恢复电路系统。最后，无人机设备分为手动和自驾两种，在使用中可以根据自身的需求选用适合的类型，在两种操作方式在具体应用中，都可以降低以往巡检中对大量人力的使用，并且还提高了巡检的速度和电力企业的经济效益[1]。

2 输电线路巡检方式

目前，常见的输电线路巡检方式有借助信息化设备的人工巡检、借助检测仪器（红外成像仪和紫外成像仪）的巡检、借助新设备（直升飞机、机器人、无人飞行器）的巡检。我国电力行业主要采用传统的人工输电线路巡线方式，该方式下巡检人员常面临恶劣的巡检环境，存在巡线难度大、工作量大、记录数据多且不易存储等缺点。借助检测仪器的巡检方式，存在和人工巡检相同的巡线难度大、单一使用效果不好的缺点，但对巡检地理位置的依赖性小，提高了巡检的精确度和效率，减少了对巡检工人的经验要求，降低了作业强度，保证了人员的安全，且数据便于记录和整理，巡线结果形象易懂。借助新设备的巡检方式主要是在直升飞机、机器人和无人飞行器上搭载红外成像仪、紫外成像仪、摄像机等设备。该方式有着设备投入和人员培训费用大、技术不够成熟、巡检路径不完善、供能问题和自主越障能力的限制，具有覆盖面积广、全面、多角度、高效、快捷等特点，但也带来了巨大的挑战和困难，如巡线机器人的自主越障能力、自主行走能力，无人飞行器如何自主导航和智能线路如何进行巡检。

3 在输电线路巡检中无人机的应用

3.1 无人机操作注意事项

无人机设备在飞行时，也会受到高大建筑物、杆塔和树木的影响。因此，必须注意控制其起飞的高度。这就要求在起飞前，先对巡检区域较高障碍物的高度进行调查，并将无人机设备的高度控制在障碍物上方2.5至5m。为了保证无人机设备操作的合理性，巡检操作人员在操作前必须熟读设备操作手册，牢记相关参数，并掌握操作技巧，为无人机巡检工作的合理开展奠定基础。在无人机巡检前，还应先进行设备校准工作，而主要需要关注和控制的参数项，是无人机设备飞行高度、返航点和电量警报。其中，飞行高度一般设置在120m，如果使用智能飞行系统，控制在50m 即可[2]。

3.2 无人机巡检内容

（1）正常巡检。正常巡检是指根据架空输电线路实际巡检需要按周期制定巡检计划，并选择性地搭载相应的巡检设备对架空输电线路开展可见光和红外测温等项目的巡检作业。其中可见光巡检作业主要用于发现导线、地线、绝缘子串、金具、固定螺栓、线路通道环境及其他附属设施等外部可见的异常情况和缺陷，红外测温巡检作业主要用于发现导线压接管、导线线夹、耐张管及绝缘子等相关连接或焊接部位发热异常等缺陷情况。

（2）故障巡检。故障巡检是指在架空输电线路发生故障后，为快速有效地排查出故障原因、故障点，根据保护动作信息初步确定架空输电线路故障点的可疑区段和部位，利用无人机搭载的故障巡检设备对可疑区段线路和部位进行全方位故障巡查。另外，也可根据架空输电线路实际运行状况向两侧扩大故障巡查范围，以便进一步分析架空输电线路是否还有其他异样。

4 无人机线路巡检展望

无人机线路巡检与人工线路巡检、直升机线路巡检相比有很多的优点，但是我国高压输电线布设的特殊性，造成了巡检地形复杂、变化多样，高山、树林、建筑等障碍物较多，给无人机线路巡检带来了很多的挑战，因此无人机线路巡检路径规划对于节约能源、提高巡检效率有直接的影响。同时，由于无人机自身条件限制（如飞行高度、可控范围、电量、飞行距离等）无法完成线路巡检的所有巡检任务，因此制定合理、完善的巡检任务对于无人机巡检有着重要作用。随着控制技术、导航技术、通信技术的进步，为无人机全自主线路巡检提供了可能，各种无人机的出现也让无人机的发展变得更加专业化和智能化，加上检测仪器的小型化、微型化，使得无人机上可携带更多的检测仪器。这些对于提高线路巡检效率、精确度具有重要作用。无人机线路巡检在我国的起步较晚，要完全自主地进行线路巡检还有待技术上的突破[3]。