摘要：改革后，电力行业发展快速，现阶段，架空输电线路的不断增加，线路运维环境日趋复杂，对架空输电线路的运维检修要求也越来越严格。论文简述了传统的人工巡检方式因存在诸多限制，导致巡检效率低下、无法有效保障电网的安全运营。指出无人机(unmannedaerialvehicle,UAV)在架空输电线路巡检中得到大量应用，弥补了人工巡检方式的不足。结合国内外架空输电线路无人机巡检应用的背景，介绍了相关标准制定和试验检测技术研究，分析了自主巡检、作业安全管控、缺陷识别技术和巡检数据应用、辅助检修作业等关键技术应用现状，探讨了无人机作业人员培训，并提出了无人机巡检技术的发展趋势和研究方向，下一步将着重提高无人机全周期闭环应用能力，提升我国电网智能运检水平。
关键词：架空输电线路；运维检修；无人机；关键技术；人员培训；发展趋势
引言
近年来，国家电网有限公司全面推广直升机、无人机和人工协同的输电线路立体巡检新模式，输电线路无人机巡检得到快速发展和应用。多旋翼无人机具有体积小、成本低、操作简单、起降方便等优势，应用于220kV及以下输电线路巡检具有很大优势，并可深入班组规模应用，随着续航能力的不断提升，具有广阔应用前景。
输电线路无人机巡检最简单的应用方式是人工手动操控进行故障巡视、特殊巡视等，相比于传统人工巡检，巡视效率和质量极大提升。但人工手动操控方式对操控技能要求高、工作强度大，且有效巡视距离短，巡视效率提升和应用范围受限。为充分发挥无人机巡检优势，降低巡视成本、提高巡视效率，无人机程控飞行得到广泛研究和应用。程控飞行只需在智能操控终端导入任务，无人机会按照预定航线自主飞行、持续自动拍摄，巡检照片通过数据处理软件进行智能化处理，极大提升了巡检效率。然而程控飞行巡检模式仍需要作业人员始终在野外操作并进行大量干预，不仅转移场地耗时耗力，而且巡检数据不能及时传回处理分析。
为有效解决现有问题，某供电公司（已划转调整为宜春公司和新余公司）充分应用国内外先进的无人机控制、人工智能、云计算等相关前沿技术，实现了无人机远程自主巡视、数据自动传输处理分析、成果自动上传共享，全程无需人工干预。
1无人机巡检
无人机巡检更为安全、速度更快、检测没有角度限制实战效果。从巡视类型来说，无人机巡视与人工巡视一样，可进行正常巡视、故障巡视和特殊巡视。1）正常巡视。与传统人工巡视相比，无人机搭载的高清摄像头可在几分钟内对某段导线或某一基杆塔全方位巡视，并在关键位置拍摄照片，如图1、图2照片比对，可以清晰查看输电导线、地线、杆塔、附属设施及通道情况。2）故障巡视。根据故障信息确定重点巡检区段和部位后，无人机可以较为精细地查找故障点及异常情况；也可辅助完成鸟害、树竹、山火、外破等特殊巡视。人工故障巡视时，地面巡视人员主要借助望远镜对输电线路下表面的情况进行观察，而设备上表面就需要登杆塔巡视。登杆塔巡视不但效率低，而且对巡视人员的人身安全有一定的威胁。相对而言，使用无人机故障巡视可以在故障范围内近距离从各个角度清楚地发现设备缺陷及异常区域，免除人工登杆塔巡视的一系列繁杂过程。从实践经验来看，故障巡视时采用无人机，至少可以缩短30%的巡视时间，还能有效发现输电设备放电点（放电点处设备上会存在灰白色小点）。
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图2人工高倍望远镜巡检图
2关键技术
2.1自主巡检技术
架空输电线路无人机巡检作业时，主要由地面操作人员根据视觉、巡检回传的影像、GPS信息等来指导无人机飞行和拍摄。这种方式对操作人员的技能水平要求较高，不同操作人员的巡检效果差异可能较大，同一操作人员不同时间的巡检效果也可能不同；且架空输电线路巡检多为周期性重复工作，完全依靠操作人员将造成劳动强度大、巡检效率低等问题，难以适应我国电力运维的新需求。因此，自主巡检成为研究方向之一。
目前，无人机自主巡检仍处于起步阶段，主要手段有激光雷达(LiDAR)技术和实时动态高精度定位(RTK)技术。LiDAR通过快速获取线路通道高精度三维点云数据来规划飞行航线实现自主巡检，这种方式需综合考虑无人机的航高、坐标、惯性测量装置IMU的姿态数据(俯仰角、翻滚角、航偏角)和机载激光雷达等，多搭载在固定翼无人机、中大型无人直升机或有人直升机上，使用成本较高。目前国网福建电力公司已应用于线路通道巡检，某电网公司利用CW-LiDAR实现了导线对地安全距离的测量；但在杆塔精细化巡检方面，LiDAR技术还有待进一步论证。
2.2激光雷达测量技术模块
一般情况下，机载激光雷达测量系统主要涉及到的内容有：激光扫描仪、惯性导航系统及成像系统等。此外，对于机载激光雷达测量工作的开展，还会应用到航摄数据采集、航摄设计等。基于无人机平台激光雷达输电通道巡检技术的应用，可以确保光学影像数据等内容的同步操作，为后续预警工作的执行创造更多有利条件，确保主体环境的安全检查。更为重要的是，工作人员也可以借助于激光雷达电力巡检和电力线路设计结合操作，让输电通道得到高精度还原，这也是三维仿真分析的重要环节，可以将输电线路信息化管理水平提升。例如，基于无人机的激光雷达测量技术模块，能够在输电线路树障普查及预警中展示出作用。树线矛盾一直都是电力部门巡检的重点内容，倘若树和线安全距离不足，容易出现放电等事故。
2.3人工智能图像识别技术
图像识别模块内置于中央控制系统中，对传回的巡检照片进行智能处理分析。图像识别采用卷积神经网络算法，具有强大的自学能力、容错能力，通过大量样本训练进行深度学习，实现在图像中自动提取目标。目前已建立70万张巡检图像样本库进行深度学习，可高效识别施工外破、漂浮物、速生树种、鸟窝等缺陷隐患，见图3。
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图3巡检图像智能识别
巡检图像处理结果会自动上传至输电智能运检管控平台进行共享和大数据分析，危急缺陷可直接形成工单推送到相应班组人员的手持移动作业端，极大提高缺陷闭环效率，见图4、图5。
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图5移动作业终端
2.4辅助检修作业技术
传统的检修方法是检修人员从杆塔底部攀爬到塔顶，再逐步移动到线路检修所在位置进行作业，这种方法繁琐、低效。随着以特高压为骨干网架大电网的建成，无人机巡检逐渐成为电网运检工作的核心，其对传统检修方法的辅助和补充，受到越来越多的关注。无人机辅助检修作业主要包括无人机牵引架线、辅助传递工器具、清除导地线异物、无人机验电和复合绝缘子憎水性检测等。无人机喷火处理线路异物如图6所示，无人机验电系统如图7所示。随着无人机在电力行业的广泛应用，在无人机辅助检修作业方面，还需积极探索相关新技术，包括开展无人机带电作业、带电水冲洗、复合绝缘子憎水性检测、绝缘子零值低值检测、喷涂防污闪涂料、应急照明、基于声纹识别的设备异常检测等，以进一步拓展无人机在检修作业中的应用。
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图7无人机验电系统
结语
运用无人机进行电力线路巡检成为我国当前输电线路巡检的一种重要的方式，无人机巡检技术的发展，推动了电力巡检现代化发展。
参考文献
[1]王金城,陈清江.输电线路无人机超视距巡视智能操控系统研发与应用[J].科技视界,2018(32):5-8.
[2]彭向阳，刘正军，麦晓明，等.无人机电力线路安全巡检系统及关键技术[J].遥感信息，2015，30(1)：51-57.