基于无人机的输电线路运维检修一体化装置的研究与应用

高凯霞

摘要：现当今，随着我国科技的快速发展，民用无人机技术发展的也十分迅速，逐渐深入各个行业领域。虽然无人机在电力上开始了广泛的应用，但应用技术弱，专业性不强，未做到深入融合。同时，输电线路的运维检修、数字化管理等应用领域都需要无人机搭载多种任务设备完成相应作业，但这需要多个无人机飞行平台配套相应任务载荷，使得成本高、通用性差、功能单一。所以，研究一套一体化多任务智能运检无人机系统具有重要意义。

关键词：无人机;输电线路;运维检修;一体化装置;研究;应用

1输电线路运行检修一体化管理实施的必要性

在上世纪50年代，我国输电线路采用定期检修方案，并且该制度延续了几十年。定期检修制度以时间为核心，在检修周期制定上、检修项目认证上都要依靠工作经验。该方法无法对输电线路工作状态、结构组成、设备质量、性能差异展开全面综合考量，所有检修工作都要严格按照既定标准进行，缺乏创新力度，很容易造成检修费用高、检修周期长等情况发生，对输电线路安全稳定运行造成了严重影响。在人类进入21世纪以来，我国电力系统也逐渐朝向数字化、智能化、高压化、大电网方面发展，传统的定期检修方案已经无法顺应电网发展需求，特别是在“两网”改造后，电网中的科技含量直线提升，很多设备采用了自动检修方案，已经不需要定期检修，在此背景下如果依然采用定期检修方法，势必会造成资源浪费，并且会给正常供电带来影响。而运行检修一体化管理方案，可以针对智能电网发展现状，采取针对性防护措施，采用实时监督检修方案，可以保证运行检修工作的针对性，降低资源浪费和提升工作效率，所以时代要求我们必须要采用输电线路运行检修一体化管理模式。

2一体化装置设计

2.1定位系统

由于电力系统中的输电线路环境存在一定的电磁干扰，同时线路周围环境复杂，需要精准定位，为避免碰撞其他固定障碍物和屏蔽一定电磁干扰，采用RTK定位系统。

2.2动力系统

氢燃料电池、石墨烯电池价格昂贵，行业无人机无法民用化，虽然油电供电方式的续航时间长，但其噪声大、稳定性相对较差，因此采用纯电动的智能锂电池作为动力电源。动力部件采用无刷电调、无刷电机和折叠螺旋桨，其中无刷电机防水。

2.3一体化地面站

无人机地面站采用防水、防尘、防沙设计，地面平台包含飞行控制平台、显示平台、通信平台、任务控制平台等。（1）飞行控制平台，是飞行控制的操作台，具备半自动/自动飞行控制功能，主要实现飞行器的飞行控制和应急控制。（2）显示平台，主要显示无人机地面站软件、实时飞行图像、实时测距系统等。（3）通信平台，是无人机所有机载通信与地面通信的基站，也是运检中心的通信点。（4）任务控制平台，是控制无人机飞行平台任务装置的操作平台，主要控制任务装置的机械动作和工作状态。

2.4一体化任务装置

一体化任务装置主要包括输电线路通道线树测距装置、导地线异物清障装置、抛投喊话装置和三维摄影装置。（1）线树测距装置，采用毫米波雷达传感器作为测距仪，包括线距装置和树距装置，这两套测距装置包括毫米波雷达传感器、微型摄像头、角度传感器、转动装置等。（2）一体化清障装置，具备喷火除异物和激光清障功能。处理环境无易燃物或有风筝异物时，采用喷火方式除异物;处理环境有易燃物或无风筝异物时，采用激光方式除异物。（3）喊话抛投装置，采用一体化成型设计，包括喊话器、抛投器和摄像头，主要用于新建输电线路牵引线架设、高空运输轻量设备和对线路通道违规建筑/施工进行喊话和取证。

3无人机选用原则

3.1无人机选型原则

无人机在人们日常生活中是作为“玩具”存在，但是一旦无人机具备了電力检修的使命，其功能、性质就发生了根本性的变化。无人机在电力线路巡检作业中应该具备良好的续航时间、抗风能力，而且要能够搭载光学任务系统吊舱。中型无人机和固定翼机性能对比无人直升机能够自主的进行升降，其升降功能为内控自动飞行过程，不需要人工进行操作，减少了外空操作出现意外的风险。

3.2无人机模式应用

无人机进行电力线路检修作业过程中，要选择好其飞行方式，避免无人机在极端恶劣天气情况下坠毁造成损失。无人机在进行巡检时，要和线路保持一定的安全距离，光学任务吊舱系统处于无人机的下方，为了保证巡视质量，避免电磁干扰，要保证无人机的飞行空间，要在线路的斜上方飞行。光学吊舱具有足够的扫描视角时，无人机可以进行单方向的巡视，在较高电压等级线路中，无人机就需要在线路两侧进行往返巡视。通信链路系统是满足无人机进行电力线路巡检工作的重要环节，在无人机距离地面测控车比较近，且没有障碍物阻挡的情况下，通信链路一般为直通模式，即无人机直接与地面测控车进行信号数据通信。地面中继模式是在将通信俩路系统中的中继设备安装在线路杆塔上，这种方式成本比较低，但是工作模式复杂，需要工作人员对特殊地形下的地面中继点进行规划，在实际安装过程中很可能受到当地自然环境因素的影响。要注意电路巡视工作中的不同要求，将不同的无人机类型、设备组成不同的巡检模式。中型无人机加上地面中继模式就很适合无人机无法直接与地面测控车进行通信的情况，无人机距离地面控制车超过了直视范围，或者存在障碍物阻碍。无人机采集到的图像和信号会首先通过无线发送给塔架中继终端，中继终端再转发给地面的测控车。地面测控车发出的指令发送到中继终端，然后在通过中继终端转发给无人机。

结语

输电线路运维检修一体化装置的研究与应用，是电力行业发展的必然趋势。毫米波雷达测距、一体化无人机、自动巡检系统和数字化管理系统的研究与应用，虽然存在很多缺陷和不足，但其对无人机在电力行业的快速发展起着推动作用。

参考文献

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