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摘要：保障人身安全是电力生产工作中的重点。近年来，全国发生了多起因在线路检修等工作中，未进行验电或验电不当而导致的人身安全事故，凸显了验电的关键性。目前，用于输电线路的验电设备大体分为接触式验电器和非接触式验电器。虽然近年来也出现了以无人机搭载接触式验电器对输电线路进行验电的设计，但是这些验电的设备和设计在用于架空高压输电线路时都存在着一些问题。为此，有必要研究一种高效安全、准确度高、适用性好、用于架空高压输电线路的验电装置。
关键词：输电线路；无人机；验电装置
1 现有验电装置存在的不足和问题
1.1 接触式验电器
接触式验电器是通过检测流过验电器的对地杂散电容中的电流来判断是否存在电压，判断线路是否带电的，需要人员手持绝缘杆来进行操作。为保证绝缘性，接触式验电器需要在恒温恒湿的储存箱中储存，且需要年检，费用昂贵。运用此类验电器对数十米高的高压输电线路验电时，需要人员爬上铁塔，操作难度大、危险性高;同时，这类验电器不能一个设备兼顾多种电压等级，对于不同电压等级需要配备不同的验电器;由于采用声光报警来指示结果，因此在嘈杂强光的环境下还有误判可能。
1.2 非接触式验电器
非接触式验电器采用电场感应原理和光电感应原理来检测高压输电线路附近的电场分布情况或电晕放电的相关参量以实现验电。输电线路电场是以导线为圆心的椭圆分布的，随着距离的增加，电场逐渐衰弱;同样，电晕放电产生的紫外脉冲在空气中也会衰耗，有遮挡时衰耗会更严重。这便限制了验电距离，目前的最大有效检测距离只有35 m，因此非接触式验电器不适用于部分架空输电线路。同时，非接触式验电器易受天气和电场干扰，验电可靠性不如接触式验电器。电力安全规程中，要求使用两种不同原理的非接触式验电器同时验电以保证可靠性。
1.3 无人机机载接触式验电器
无人机机载接触式验电器通过在无人机上加装接触式验电器来替代人员爬塔验电。由于无人机的GPS、IMU等定位导航、姿态感应传感器会受到强电磁场干扰，因此当被测线路带电时，极易发生坠机等事故。由于传统接触式验电器触头小，因此在导线因气流出现晃动及无人机风偏时，要使验电器的触头接触被测导线难度极高。
2 新型无人机验电装置的技术路线和设计方案
2.1 技术路线
针对以上问题，提出利用小型多旋翼无人机作为验电装置的载体，采用非接触式验电和接触式验电相结合的验电技术思路，设计一种新型的无人机机载验电装置。采用非接触式验电和接触式验电相结合的方式，是为了避免在线路带电情况下，无人机距离导线过近而出现失控坠机的风险。先使用不需要距离导线太近的非接触式验电器进行第一次验电。在非接触式验电器判断不带电后，再用可靠性高的接触式验电器进行二次验证性验电，以保证结果的可靠性。
2.2 设计方案
采用容易控制且轻巧便携的四轴多旋翼无人机搭载验电装置。考虑到进行接触式验电时，无人机离被测导线较近，误操作及导线的舞动、无人机的风偏都会导致无人机与被测线路碰撞，发生安全事件，设计了如图1所示的球型罩。如此设计，不仅减小了发生碰撞时无人机螺旋桨损坏的可能性，而且增加了接触式验电器的探头面积。
相对放电产生的紫外脉冲，电场的分布更为稳定，并且电场传感器体积小、探测范围大、无指向性，故选用以电场感应原理为基础的非接触式验电器作为机载非接触式验电装置。机载接触式验电器的设计主要考虑了适用电压等级的问题，因此设计了通过遥控选择性导通安装在球型罩上的导体和不同电压等级验电器间的电路，以实现多电压等级的同时适用。这种方式也解决了传统接触式验电器触头小、操作困难的问题。
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验电结果的显示采用机载声光报警及地面端报警两种方式，方便、直观，避免了单一报警时受到干扰而出现误判的情况。同时，地面端还能对结果进行自动记录，保存历史数据。
3 结语
本文提出的以小型多旋翼无人机作为载体，采用非接触式验电和接触式验电相结合的新型无人机机载验电装置，原理可靠、相关技术成熟、可实现性高。在此基础上，该装置还可结合机器视觉等人工智能技术，实现自动验电，解决了现有接触式验电装置使用在高架空输电线时操作难、存在安全风险，现有非接触式验电装置有效距离短、易受干扰、准确性不高，现有无人机机载接触式验电器易受电场干扰而坠机、不易使用等问题，对减少能源损失，提高输电线路检修效率，保障人员安全等有着十分重要的应用价值。
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