无人机巡检技术在输电线路运维中的应用研究

发表时间:2020/7/31   来源:《中国电业》2020年3月第7期   作者:胡树声
[导读] 随着我国科学技术的提升,无人机逐渐在各个行业当中得到应用。
        摘要:随着我国科学技术的提升,无人机逐渐在各个行业当中得到应用。尤其是在电力企业逐渐改革的情况下,不断重视对输电线路的检修,应用多种检修的技术,从而提高输电线路的稳定性和安全性。在输电线路当中应用无人机能够提升检修的工作效率,提升检修和维护的质量,同时也可以减少工作人员的工作量,保证输电线路能够正常运行。
关键词:无人机输电线路检修
        随着我国经济的发展,人们对于电量的需求也开始不断增加,这就引起了电力企业的改革,在不断地提升输电线路的质量的同时,还需要提升输电线路的稳定性。由于输电线路大多处于室外,环境相对复杂,检修和维护的难度相对较大,同时也会对工作人员的人身安全产生一定的危害。无人机的应用范围非常广泛,不会受到地理条件的影响,可以对输电线路进行更加全面的检修和维护,并且可以在第一时间发现输电线路的故障,与人工相比较,工作效率和工作质量都会更高,因此,在输电线路当中应用无人机是当前发展的趋势,也是研究的热点内容。
1当前输电线路巡检状况
        当前,输电线路的巡检主要包括人工巡检、机器人巡检、直升机巡检以及无人机巡检物种不同的方式。其中人工巡检的方式是一种传统的方式,但是由于输电线路分布的范围非常广泛,同时在不同的环境当中都有分布,输电线线路也非常长,因此,通常情况下人工巡检的方式会增加工作人员的工作量,增加工作的难度,同时,由于人工巡检对于工作人员的技术水平要求较高,同时也会存在由于工作人员的疏忽而产生巡检不到位的问题,因此,人工巡检的难度正在不断增加,工作效率相对较低,这种巡检的方式已经无法满足当前输电线路的要求。其次,机器人巡检。机器人巡检是一种新型的巡检方式,这种巡检主要是针对以下高压输电线的,机器人可以进行自动化的巡检,同时巡检的精度要相对较高。但是,由于机器人巡检的技术仍然有待开发,当前机器人的巡检速度非常慢,工作的路程也相对较短,因此,巡检机器人的工作效率仍然有待提升,目前机器人巡检的范围仍然有待提升。直升机巡检主要是由载人直升机完成的,直升机当中可以承载成像设备,对当前的输电线路的情况进行拍摄成像,从而进行巡检,但是这种巡检的方式需要投入大量的成本,同时也需要投入人力资源,无法得到更加广泛的应用。与上述3种巡检的方式不同,无人机巡检需要投入的成本较低、工作效率也较高,同时工作的精确度也相对较高,因此,无人机巡检的方式正在不断得到研发与应用。
无人机巡检主要是应用无线遥控设备以及机身程序系统,无人机可以通过自身的图像采集设备来收集信息,并且通过信息传输设备将信息传输到地面的工作站当中。因此,无人机能够执行一些相对危险以及单调的工作,同时无人机巡检还可以克服地面巡视的盲点,发现地面无法看到的缺陷,降低人工的工作压力,提升了输电线路巡检的工作效率以及工作质量。
2无人机巡检输电线路应用
        2.1常规应用
        由于我国地大物博,有很多地区都是崇山峻岭。因此,输电线路的走廊地形是非常复杂且多变的,同时这也给电力线路的巡视带来很大的难度性。电力公司工作人员由于受地形因素的影响,很难近距离的接近杆塔,所以根本无法细致的观察线路,同时也很难发现电路所存在的各种问题,这对输电线路的安全及输电线路的巡查效果都造成极大的影响。自从无人机巡检作业得到有效的推广,使其诸多的供电公司都从自身的实践情况出发,充分的利用无人机巡检输电线路设备及技术对积极开展的线路的巡线工作。比如,四川某供电公司为更好的巡检山区的输电线路,曾购买了5台大疆精灵4无人机和9架大疆S900无人机,使用至今无人机巡检了数百公里的输电线路,巡视输电杆塔600余基,并查找出缺陷100多处,有效实现了无人机巡查的常态化。将其运用到输电线路的常规检查中,其优势体现得非常的明显,能有效地将航线动态规划系统及GPS定位导航系统结合起来,与此同时也将实际需求和模块化设计结构有机的融,经相关的影像与图像资料能够了解线路的某根导线有没有产生断股,紧固零件有没有松动或损坏等问题,进而对于电力系统实际的运行状态进行精确的诊断工作,以这样的途径迅速找到产生故障的缘由与方位,便于对电力设备更有效地维护。


        2.2雷击故障检查中的应用
        无人机巡检输电线路技术故障的应用,主要体现对雷击故障点查找。据调查显示,影响输电设备及线路安全的关键因素就是雷害,其中在输电线故障中雷击跳闸而引起各类故障占据了很大的比例。其最容易引起绝缘子闪络放电,而后果就会导致绝缘子导线挂点铁构件融化堆积,绝缘子与其体表的釉层分离,网状裂纹会逐渐布满玻璃体外表,或者是烧伤其绝缘子,有些时候绝缘子闪络会在表面上留下十分明显的烧伤痕迹。通常情况下,凭借肉眼很难发现其金具和绝缘子串存在的问题,即使是使用人工登陆检查,也有存在着一定的盲区,将其无人机巡检输电技术应用到其中准确地找到其故障点。如某供电企业500kV输电线路特别容易在夏天发生跳闸。针对于此,使用了多架旋翼无人机对其进行故障排除,无人机清楚的排到输电线路到线上放电烧蚀点
3输电线路无人机巡检中的关键技术
        3.1无线通信
        输电线路附近具备一些比较强的磁场,这会影响整体的传输信号,假设地面基站和无人机进行双向传输的话,这时候才能完成无线传输模块。操作人员也应该及时做出相应的动作指令,然后传输图像数据,确定无人机的具体位置,这些都需要远距离和极快的传输速度。
        3.2故障检查技术
        无人机中安装一些高清的相机,将巡检的照片都储存下来,按照收集到的信息,这时候,相关人员就可以准确地判断出输电线路的运行状态。这些方式还可以更为准确的发现线路和杆塔的运行情况,如闪络,是否有悬挂的异物,绝缘子是否出现了破损自爆的情况。在无人机搭设红外仪的时候,也可以对周围表面温度的发热异常点进行光谱图像分析,从而明确线路是否出现了故障。此外,无人机在搭设各种设备的时候,例如,探测仪和成像仪等,也可以检测出杆塔和线路的实际运行情况。
        3.3优化图像数据
        为了可以准确的检测到线路的运行情况,就需要收集到一些高质量的影像信息。在收集信息和输电线路的图像时,由于机身和无人机设备出现了抖动,或者是其他异常情况,这时候都会导致定位和诊断故障,最后出现图像过于模糊的情况。因此,预处理和优化这些数据也是非常重要的一项工作,对于不断变化的输电线路,在一些比较复杂的环境中,操作人员应该准确的意识到目标图像之间存在的差异性,这样才能提高整体的辨识能力。
4无人机在输电线路巡检的应用前景
        无人机可以实现在高空当中的多方位信息采集,能够有效地降低巡检工作的难度,从而保证工作人员的安全以及输电线路的稳定性。在一些相对恶劣的环境当中,无人机可以代替人工执行工作,因此,无人机在输电线路的巡检当中具有非常广泛的发展前景。无人机未来的发展前景相对良好,能够快速准确地发现故障的位置,并且进行高效的排查,而在针对输电线路某个路段或者一些设备当中的问题,无人机可以快速地进行故障判断,无人机能够实现输电线路的局部检测,并且实现自动化的巡逻巡检,提升了整体工作效率
5结语
        无人机在输电线路当中的应用具有非常广泛的前景,未来可以实现自动化的检测,提升了输电线路检测工作质量以及工作的效率,同时提升输电线路整体的稳定性,因此,电力企业需要加大对无人机的开发和应用,继续提高无人机电池的续航能力,加强超视距图传稳定性,提升无人机的应用质量。
参考文献
[1]刘剑花,方宏.无人机巡检输电线路技术的应用[J].自动化应用,2016(10):69-70.
        [2]张昌赛,刘正军,杨树文,等.大型无人机输电线路巡检数据采集与处理关键技术[J].测绘通报,2017(S1):136-139.
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