无人机在输电线路运维检修的运用

国网唐山供电公司 李志鹏

输电线路是我国电力系统中非常重要的组成部分，其运行的稳定性和可靠性会对电力系统的整体运行质量产生直接影响。而输电线路在实际运行中，受外部环境因素的影响巨大，很容易出现故障和隐患，需要做好必要的运维检修工作。输电线路运维检修工作内容复杂，如果单纯地依靠人工作业的方式，运维检修的效率和效果无法得到保障。将无人机应用到输电线路运维检修中，能够显著提升工作效率，降低工作人员的负担，也可以及时发现线路中存在的隐患和故障，推动相关信息的快速传递，确保电力工作人员可以及时对故障进行处理，保障输电线路运行的可靠性和安全性。

1 输电线路运维检修的意义

输电线路具有线路长度大、分布区域广的特点，运维检修工作繁重，实施难度大，而一旦输电线路出现异常，会对电能的供应产生巨大影响，严重时会引发大面积停电，导致生产停滞。很多输电线路采用的都是架空敷设的方式，而且处于偏远位置，受自然环境因素的影响较大，供电的稳定性无法得到保障。而通过对输电线路进行运维检修的方式，供电企业可以及时发现线路中存在的隐患和问题，采取有效的措施对其进行处理，以此来保障输电线路运行的安全性、稳定性和可靠性[1]。

2 无人机巡检的优势

就目前而言，我国在输电线路运维检修工作中，采用的巡检方式包括了人工巡检、机器人巡检、直升机巡检和无人机巡检，相较而言，人工巡检属于最为常见的巡检方式，不需要配备专业设备，成本低廉，但是因为输电线路长且分布环境复杂，巡检难度较大。机器人巡检能够实现自动检查，不过作业效率较低且工作距离会受到机器人续航能力的影响。直升机巡检需要借助直升机完成，能够对输电线路的实际状态进行拍摄，为巡逻检查提供便利，但是这种方法投入的资源较大，并不能广泛使用。无人机巡检是借助无人机与编程系统，配合成像设备来对输电线路的信息进行收集，能够显著提升工作效率及输电线路检查的质量。

无人机巡检的优势体现在几个方面。一是不会受到环境因素的限制。恶劣的环境因素会对输电线路巡检工作带来巨大挑战，无人机巡检对比传统的巡检方式，有着更强的机动性和安全性，不会受到地理环境和气候条件的影响，可以很好地胜任恶劣气候区域输电线路巡检的要求，也可以将输电线路及设备的实际状态近距离呈现出来，显著提升线路巡检效率的同时，能够降低人工作业中的风险[2]。二是可以提高巡检质量。无人机巡检可以实现快速飞行、悬停等功能，帮助电力工作人员监测输电线路中导线、底线、杆塔等的质量，也可以将检测到的影像实时传输到测量站及控制站，帮助技术人员对可能存在的问题进行分析。三是可以实施飞行挂载。无人机能够挂载的设备类型众多，能够依照具体的操作环境、作业需求等，对挂载设备进行设计。例如，通过挂载红外测温装置，无人机可以对设备电火花、火灾隐患等进行监控，保障输电线路的运行安全。四是可以实现自动化调控。将无人机应用到输电线路运维检修中，能够减轻工作人员的压力，也可以通过与电气自动化技术结合的方式，实现对输电线路的全方位监测，准确判断故障点的位置，从而促进运维检修效率的提高。

3 无人机在输电线路运维检修中的应用

3.1 做好无人机选型

在输电线路运维检修工作中，对于无人机的性能有着较为严格的要求，其必须具备较长的续航时间以及良好的抗风能力，依照具体的功能需求，无人机还必须能够承载相应的运维设备检修等。例如，固定翼无人机续航时间应该达到3～4h，抗风能力不低于6级，有效荷载应该在6～8kg，具备悬停能力，巡航速度一般在80km/h～140km/h。无人直升机续航时间通常在4h，抗风能力为6级，可以实现空中悬停和垂直升降，对起降场地没有很高要求，巡航速度在30km/h～120km/h。相较而言，无人直升机在输电线路运维检修中的优势更加明显，不过其成本费用较高，因此需要电力工作人员结合输电线路所处区域的地形状况和气候条件，以及线路巡检的现实需求，做好无人机选型工作[3]。

3.2 优化无人机模式

无人机巡检中，应该确定好最佳的飞行方式，以确保其在面对极端恶劣天气时不会出现坠毁问题。无人机必须与输电线路保持一定的安全距离，可以将光学任务吊舱设置在无人机下方，从输电线路斜上方飞行，以确保其具备足够的飞行空间，规避电磁干扰问题。在光学任务吊舱扫描视角充足的情况下，无人机可以采用单向巡视的方式，如果是高压线路，则应该从线路两侧进行往返巡视。应该关注通信链路系统的设计和应用，通常来讲，当无人机与地面测控车距离较近且不存在障碍物遮挡时，可以采用直通式通信链路，无人机直接将采集到的信息传输到测控车，同时接收测控车的指令[4]。如果输电线路本身处于偏僻的山区，存在高大树木遮挡，则信号会受到干扰，需要在超距条件下作业，通信需要采用相应的中继模式，可以是地面中继，也可以是空中中继，在实践中需要依照输电线路运维检修的不同需求，做好无人机与通信模式的组合应用，例如，中型无人机可以配合地面中继模式，能够对无人机无法与地面测控车直接通信的问题进行解决，适用于超距工作及存在障碍物遮挡的情况。无人机采集到的信息和图像可以通过无线传输的方式，发送给设置在杆塔上的中继终端，经过终端传递到测控车，测控车发出的指令同样需要经过中继终端发送给无人机。

3.3 关注无人机应用

3.3.1 线路测距

无人机在线路测距中有着理想的应用效果，传统远程测距技术在实际应用中，存在测距范围小、测距精度低以及无法适应特殊环境等问题，无人机测距能够对这些问题进行有效解决，可以借助超声波设备，从输电线路顶部来对其进行测量，可以显著提升测距的精度和效率[5]。

3.3.2 线路架设

无人机同样能够被应用到输电线路的架设中，实际应用效果绝佳。传统架空输电线路的架设采用的是人工架设的方式，消耗的人力物力资源巨大，而且施工周期长，施工环节存在的风险隐患众多。将无人机设备应用到输电线路架设工作中，能够显著提升工作的质量、效率以及安全性，减少对周边自然生态环境的破坏。无人机在输电线路架设中的应用需要先做好准备工作，确保线路两端视野条件良好，无人机可以顺利起飞，并且将牵引绳头牢牢系在无人机上。主拖缆部署环节，需要做好施工耐张段的安装作业，选择恰当的无人机作业时间，操作人员应该停留在起始塔下方的位置，对无人机进行远程检查，确保能够将牵引人带到首个基地塔顶部，之后沿输电线路方向，飞到下一个基地塔。于第二座基地塔空中悬停，等到完成确认工作后，通过预挂滑车，抵达第三座基地塔，依此类推，直至当天作业任务完成。

3.3.3 缺陷巡查

输电线路覆盖面极其广泛，而在一些偏僻地区，因为自然环境因素的影响，交通不便，巡检难度大，无法及时发现线路中存在的缺陷和问题，如果单纯依靠常规的人工巡检方式，不仅需要花费大量的人力物力资源，还存在着工作效率低下的问题。将无人机应用到线路缺陷巡查中，能够显著提升巡查工作的效率，同时能够对作业的成本进行有效控制。电力技术人员可以控制无人机进行航拍作业，将采集到的图像和数据信息传输到控制中心，配合人工拍摄的部分，及时发现线路中存在的缺陷和问题。例如，在山区，地形险峻，交通不便，借助无人机进行巡查，可以大大减轻工作人员的负担，提升运维检修工作的效率，保障巡检工作实施的整体效果。

3.3.4 故障巡视

在我国，输电线路很多都是采用架空敷设的形式，加上线路本身的规模巨大，容易受到沿线地形地貌、环境条件、恶劣天气等的影响，从而发生相应的故障或问题。例如，在遭遇雷击的情况下，线路可能出现漏电、断线等故障；如果树枝等异物悬挂在线路上，可能引发短路。而当输电线路出现故障时，需要技术人员及时做好维修，但是不管是故障的定位还是故障分析，都需要相应的数据信息作为支撑。无人机巡视不会受到地形地貌以及自然条件的影响，配合先进的挂载设备及系统，能够实现对故障点的精准定位，也可以依照定位点来对航线进行规划，为线路故障的处理提供便利。

3.3.5 线路验收

线路验收针对的是新建线路，传统验收方法需要人工登塔走线，危险度高，工作量巨大，在遭遇恶劣天气的情况下，验收效果会受到很大影响。将无人机应用到线路验收中，可以预先设定好航线，通过定点悬停的方式检测线路中的导线、绝缘子及附属设备等，检测信息可以被及时传输到地面测控车，保障验收的质量。

3.3.6 辅助检修

传统的线路检修方法需要工作人员攀爬到塔顶，移动至需要检修的位置，不仅烦琐低效，而且存在很大的危险性。借助无人机的有效应用，可以对传统的检修方法进行补充完善，其功能包含了无人机辅助工具传递、导线异物清除、无人机验电、复合绝缘子憎水性测试等。以无人机喷火处理导线异物为例，具体如图1所示。当前时期，无人机在辅助检修方面，得到了进一步的发展，出现了无人机带电作业、带电水冲洗、绝缘子零值低值检测、应急照明等，使其作用得到了更进一步的发挥。

图1 无人机喷火处理导线异物

3.3.7 日常巡视

在输电线路日常巡视环节，无人机的巡视类型大致可以分为三种不同的形式：一是精细化巡视，由无人机携带相应的红外热像仪、可见光摄像头等，对线路杆塔本体、导线和金具等进行全面巡视，能够获取所有部件的清晰图片，配合红外测温技术来获取更加全面更加详细的线路信息，及时发现线路中存在的异常和故障，督促检修维护人员做好处理。二是日常巡视。借助可见光摄像头，对杆塔连接部位进行巡视，巡视的内容对比精细化巡视更加简单，可以很好地满足线路日常巡视的需求，效率相对较高。日常巡视主要是针对线路杆塔主体、线路走廊、绝缘子及相关附属设施等进行巡视。三是通道巡视。通道巡视利用的是可见光雷达和激光雷达，能够对线路周边信息如树障、施工点等进行采集，不过借助单方面的光用照片，并不能获取详细数据，也无法对问题进行有效说明。因此，如果条件允许，应该借助激光雷达3D 扫描技术，获取更加精准的信息支持。

总言之，输电线路是电力系统的一个重要组成部分，其一旦发生故障，可能引发大面积停网断电的问题，继而导致交通拥堵、工厂停工等，严重影响人们正常的生产生活。对此，电力部门必须切实做好输电线路运维检修工作，及时对线路中存在的异常和故障进行处理。考虑到传统人工巡检方式存在的缺陷，电力部门在实施输电线路运维检修的过程中，可以引入无人机技术，借助无人机的优势来提高运维检修工作的效率，保障工作实施的总体效果，以此来实现对故障和问题的快速精准处理，保障输电线路运行的稳定和安全。