电力线路中的无人机巡检方案分析

林静 曲烽瑞

摘要：随着经济的不断发展，社会对于电能的需求不断增加，电力线路里程不断增长，并且线路沿线地区建设不断加快，施工机械等活动频繁，电力线路防外破保护点不断增加，造成输电运检人员不足的问题日益凸显，使无人机巡检成为提升检修效率的重要手段之一。根据国网公司公布的数据，无人机巡检架空线路巡检效率是传统人工巡检效率的8倍以上，在其他特定巡检任务中，无人机巡检效率也远超传统人工巡检方式，在一定程度上缓解了巡检工作压力，但是由于小型多旋翼无人机巡检过程中仍需要人工处理大量图像数据，并且巡检人员也需要具备较高的无人机操作水平和维护技能，专业化无人机巡检人员的欠缺和智能化水平的不足严重制约无人机巡检进一步的推广应用。

关键词：电力线路;无人机;巡检方案

引言

随着无人机技术的发展，无人机在电力巡检的应用越来越广泛，其中无人机在对电力系统的自主巡检的研究成为热点之一。现有的大多数无人机仍然采用远程操控和跟踪预定的航迹，所使用的航迹规划方法多数是在已知的环境下，且飞行过程中环境条件不变。目前常用航迹规划方法主要有人工势场法、粒子群算法、A*算法、遗传算法、蚁群算法等。

1无人机相关概述

无人驾驶飞机，简称无人机，它是依靠无线电遥控设备与自带的程序控制装置操纵的无人飞行器。相较于传统人工巡检，无人机巡检具有成本低、风险小、效率高等特点，并且可以在各种复杂环境下出色地完成指定任务。四旋翼无人机作为一种典型的无人机，除了上述无人机的优势之外，更兼具体积小、操作难度低等优势，因此，在电力巡检中得到了大量的应用。正是由于四旋翼无人机在电力巡检中的巨大优势与广泛应用，不仅使其所肩负的巡检任务变得越来越繁杂，而且其巡检所处的环境也变得越来越复杂多变。然而，四旋翼无人机在执行巡检任务过程中一旦发生故障，立马就会使得无人机的性能大幅下降，更严重的甚至会造成整个无人机坠毁，这样不但会影响巡检任务的完成，造成损失，甚至会威胁到被检电力系统与巡检人员的安全，导致不可挽回的后果。因此，研究电力巡检无人机的鲁棒故障估计与容错控制對提高其安全性与可靠性具有重要的理论意义与应用价值。

2电力线路中的无人机巡检方案

2.1无人机巡检安全距离参数估计

为避免干扰传输线数据向电力线路巡检无人机保护装置发送误动信号，可在数据处理芯片中设计响应程序，及时控制电力线路巡检无人机保护装置启动元件，检测到线路中出现故障电流，同时开启电力线路巡检无人机保护装置电源。在处理电力线路高频信号时，DSP模块存在着信号极值分类问题，当信号频率达到最大值时，需要保证电力线路巡检无人机保护装置内的波形故障检测能将信号逐个分解，当信号频率达到最小值时，需要设置故障检测阈值以完成对干扰信号的识别，并在电力线路巡检无人机保护装置内完成信号质量的自检，自检合格后，启动保护动作程序，如果自检信号质量不合格，则断开DSP外部的信号输出，在电力线路巡检无人机保护装置内巡检，自检合格后再启动保护动作程序。构建电力线路巡检无人机安全距离分布大数据模型，采用大数据多源信息融合和特征参数跟踪识别方法，电力线路巡检无人机安全距离参数分布的中值分量为：

其中，I为大数据多源信息融合参数;q（t）为特征参数跟踪识别方法函数;h为模糊信息聚类方法参数。构建电力线路巡检无人机安全距离确定的似然估计模型，得到似然参数估计结果为：

其中，xi为输出电压的正半周期内函数;ui为电力线路巡检的安全距离参数;此时安全距离参数分布的基波频率为z（q）。在电容电压的浮动范围内，构建电力线路巡检无人机安全距离确定的大数据融合对象参数集，得到融合结果为：

其中，Δx和Δy分别为电力线路巡检无人机安全距离的梯度增益;k表示冲击放电电压;θ表无人机的相位。

2.2移动式机巢无人机智能巡检方案

针对城市环境与地势平坦区域，可充分借助移动式无人机机巢机动性进行电力线路巡检。根据现有塔杆及电力线路前端边缘计算采集装备信息反馈，经过输电综合监控平台进行多源信息数据的融合分析下达巡检指令，巡检班组根据常规性巡检任务与特定风险排查巡检任务进行路线规划实施电力线路巡检。巡检班组人员驾驶移动式无人机机巢机到达指定位置开展巡检工作，无人机按照指令开展巡检工作，并将巡检图像数据实时传输至车载服务器，经过边缘计算快速对数据进行初始处理，快速将巡检初始结果上传至巡检管控平台端，供平台对巡检数据的快速分析，基于平台分析结果将消缺信息通过移动作业APP下发，开展消缺作业，作业人员完成消缺作业后将信息通过作业APP回传至巡检平台，完成无人机巡检—故障、隐患信息确认—消缺作业的工作闭环。

2.3固定式机巢无人机智能巡检方案

结合地区山地、丘陵等地势复杂等移动式机巢无法有效部署的区域，根据区域特征可合理布置固定式机巢，提升地势复杂区域的电力线路巡检效率。根据区域供电所或塔杆分布，合理布局固定式机巢，通过固定式机巢作为信息传递及初始处置中介，在为无人机提供充电支持的同时对无人机运行状态进行实时监控。

结语

引入了无人机理想巡检路径以及无人机在理想路径投影点的引力场，使无人机具有在理想路径上飞行的趋势，提高无人机巡线的效率;并针对U型障碍物，提出缩小无人机的探测范围，并对引力、斥力做出调整，使无人机摆脱U型障碍物，仿真实验验证了此种无人机航迹规划的有效性。

参考文献：

[1]屠耀宇，张玲，董源.无人机电力线路安全巡检系统及关键技术[J].电力系统装备，2019，（19）：149-150.

[2]黎中文.无人机在电力行业中的应用[J].广西电业，2020，（7）：17-18.