无人机在架空输电线路巡检中的运用实践分析

洪剑聪

摘要：近年来电网覆盖区域日益广泛，架空输电线路的建设环境也愈加复杂，使线路巡检工作的难度不断增大。为了满足架空输电线路巡检任务的需求，电力企业开始引入无人机技术，从这些年的实际情况来看，无人机用于架空输电线路巡检有优势也有不足。基于此，本文对无人机在架空输电线路巡检中的运用实践进行分析，并对无人机三维建模和RTK技术的应用做简单介绍。

关键词：无人机;架空输电线路;线路巡检

架空输电线路具有建设速度较快、建设成本较低的特点，在输电系统中最为常见[1]。随着社会经济的进步，我国电力事业取得了显著的发展，同时电力巡检工作也面临着更加严峻的考验，尤其是架空输电线路的线路巡检工作，受线路长度和高度、途径区域地形和气候等各种因素的影响，工作效率低且安全性差。无人机作为一项新的技术已经广泛应用于各行各业中，下文将围绕无人机在架空输电线路巡检中的运用实践进行分析。

一、无人机在架空输电线路巡检中的运用

无人机即无人驾驶飞机，是利用无线电遥控设备操纵的不载人飞机。利用无人机代替人工进行架空输电线路巡检，就是将小型照相机、摄像机、红外测温装置等设备固定在无人机上，通过遥控装置和控制程序对线路进行拍摄和监测，最后工作人员根据无人机获取的信息分析线路的运行状态和对已经发生的故障进行诊断。

（一）巡检内容

1.正常巡检;是指对架空输电线路进行定期的常规巡视和检查，如通过无人机搭载的小型照相、摄像设备检查杆塔、导线、绝缘子串、固定螺栓、线路等外部可见部件的情况，通过搭载的红外测温装置检查输电线路中各部件连接或焊接部位有无发热情况等。

2.故障巡检;是指在架空输电线路发生故障后，对线路特定位置进行的临时的特定项目的检查。工作人员通过对故障的初步分析判断出故障发生的可疑区段和部位，然后操纵无人机至可疑区段进行相关检查，最后依据无人机传回的图像、影像等信息对故障原因、故障位置、故障特点进行最终判断并制定故障排除方案。

3.特殊巡检：是指在恶劣天气和气候（高温、低温、大风、暴雨、大雪、雷电等）发生自然灾害（泥石流、地震等）或线路荷载发生较大变化时，利用无人机对相关线路区段进行针对性检查。

（二）运用实践

1.人工难以到位的线路巡检

随着我国经济建设的不断加快，架空输电线路线下及周边环境日趋复杂，有的输电线路杆塔周边因为施工建设形成孤岛，有的输电线路被高墙建筑围绕，这些人工难以达到的位置可以通过无人机进行巡检。

2.途经大片树林的线路巡检

还有一些架空输电线路建设在大片树林中，人工地面巡检时视线会被枝干树叶遮挡，难以判断巡视线路区段的真实情况。以往这种情况下工作人员会为了方便巡检砍伐线路周边树木，但是使用无人机在高处进行全方位的检查就能在保护树林不受破坏的情况下完成巡检任务。

3.需要人工登检的线路巡检

在一些输电线路故障时，为了查找故障原因有必要做登杆检查。人工登检具有一定的危险性，特别是高压线路和杆塔承载力较差的线路，非常不适合人工登杆检查，而利用无人机不仅能避免工作人员因高空作业发生安全事故，还能提升巡检效率，实践证明，应用无人机代替人工登杆检查至少可以节省30%的时间[2]。方法是在无人机上搭设小型摄像机和红外线测温仪，检查塔头部位各类金具、绝缘子、附属设施部件的运行状态以及各部件之间连接位置的温度是否正常，从而发现可疑故障点。

4.危险线路故障点的巡检

架空输电线路由于建设在户外，常在大风天气时发生异物搭挂进而导致线路故障，此时需要巡检人员前往检查维修。当故障放电点在导线档距中央时，人工地面巡视和人工登检都存在困难和安全风险，尤其是当故障点在横担结构尺寸紧凑或是异型结构的杆塔时，人工巡检更加困难和危险，这种情况就适合使用无人机进行巡检。

二、无人机三维建模和RTK技术的应用

三维建模技术和RTK技术应用是现阶段无人机输电线路巡检的重点研究方向之一。

电力通道巡检的重要内容是测量电力线路与下方地物（如树枝）的距离，若两者距离低于正常范围则说明存在安全隐患，须尽快清理处置，将三维建模技術应用于无人机电力通道智能巡检中，能够提升巡检精确度，提高巡检质量和效率。方法是：线路巡检之前根据杆塔坐标、塔类型、塔高度等相关信息规划无人机航线，在飞行控制软件中设置飞行路径、飞行高度、飞行速度、地面分辨率、重叠度等参数，在无人机上搭载高清相机，无人机执行电力通道巡检任务时可将相机采集到的影像数据进行空中三角测量、密集匹配、DSM生成、DOM生成及实景三维建模等一系列处理后获得高精度的实景三维模型，再结合电力通道数据分析线路与下方地物之间的距离，判断是否存在安全隐患。

RTK（Real-time kinematic，实时动态）定位技术是以载波相位观测值为根据的高精度实时定位技术，是GPS测量技术发展的一个新突破，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，精度可达厘米级[3]。将RTK技术应用于无人机电力巡检中，能够提升无人机抗干扰能力，提高巡查精度和效率，并在此基础上实现无人机自主起飞、自动驾驶、智能化规划巡检路线、精准略低等功能。另外，RTK技术兼具的定向导航功能能够实时监测无人机的飞行位置信息，当无人机飞行到安全区域外时可迅速发出警报并限制其继续自主飞行，从而保证无人机的安全。

结语

随着电力事业的不断发展，架空输电线路的建设规模越来越大，覆盖面积越来越广，线路巡检的工作量也在不断增加。将无人机运用于架空输电线路的巡检中，与人工巡检相比具有不受地形环境限制、费用与效率之比较高、不用担心人员伤亡等优点，同时也存在续航时间短、获取信息不全面等缺陷。技术人员应针对这些问题对无人机进行优化完善，积极研发新技术、新产品，使其更好地服务于电力事业。

参考文献

[1]康亚亭.架空输电线路状态运行与维护管理[J].电工技术，2016（2）：00057-00057.

[2]万卷益，李宁，杨毅东，等.无人机技术在输电线路巡检工作中的应用及展望[J].工程建设与设计，2020（2）：269-270.

[3]漆小涛.无人机RTK技术在输电线路上的应用[J].中国科技投资，2019，000（012）：104.