摘要：随着输电线路设备量逐年增长，传统的输电线路人工巡检受人员、地形和交通等因素限制已无法满足当前的巡检工作需求，运用新技术、新手段在某些方面代替人工巡检，提高巡视效率，解放生产力迫在眉睫。输电线路无人机巡检技术在线路运检工作中的应用，从一定程度上解决了人工巡检存在的弊端。论文总结了当前线路巡检存在的问题和经验，阐述了无人机巡检技术在线路巡检中的应用和前景，为无人机巡检输电线路发展提供参考，展望无人机智能电力巡检前景。
关键词：输电线路；无人机；巡检技术
1 引言
输电线路巡检是保障电网安全运行的重要方式，随着电网的不断发展，输电线路所经过区域的不断扩大，如何保证输电线路的安全、稳定运行已经成为一个重要的问题。随着电网规模的发展，现有的人员规模难以满足设备持续增长需求，传统巡视模式也难以适应输电精益化管理要求，运用新技术、新手段在某些方面提高巡视效率，解放生产力迫在眉睫。
以往传统人工登塔的巡查方法，不仅工作量大，而且运行的时间比较长，无法提高实际巡查效率，特别是在对一些复杂区域进行巡查的过程中，还可能会面临生命安全威协。无人机技术在输电线路巡检方面的推广应用，提高了输电线路巡视工作的效率，保证了巡视人员的安全。
2 电力无人机概述
根据无人机系统的机体结构，通常可将无人机分为无人直升机、多旋翼无人机和固定翼无人机三类。目前在电力巡检中都有应用，但由于三种无人机的性能特点存在较大差异，其所承担的巡检任务也有所侧重。
无人直升机与传统直升机类似，但由操控人员在地面站进行操控，是早期电网无人机巡检试验方案之一由于无人直升机体积较大，操控难度较高，存在与电力设施碰撞产生严重后果的潜在风险，且成本较高，口前已较少应用在电力巡检领域。
多旋翼无人机由多个旋翼产生升力，通过改变各个旋翼的转速控制飞行器的姿态，具有小巧灵活、垂直起降、精准悬停的优点，但机动性和飞行高度较低，负载较小，续航时间短.因此，在架空线路巡检中，多旋翼无人机通常负责小范围精细化作业，或杆塔精细化建模等任务。
固定翼无人机依靠螺旋桨或涡轮发动机提供前进动力，由机翼与空气的相对运动产生升力，其巡航速度快，续航时间长，但起降需要跑道，且无法悬停。在架空线路巡检中，固定翼通常负责大范围、有较高航程要求的任务。
3 输电线路无人机巡检技术的应用
3.1 输电线路本体安全巡查
输电线路本体安全巡查主要是输电线路本体的精细化巡检，主要的工作内容有对输电线路本体及其附件的巡查，包括杆塔、基础基面、周边环境变化等情况的检查。针对杆塔的检查，要对杆塔整体情况和塔材、螺栓等的连接情况进行检查，还要对倒塌等问题进行巡视；在检查接地装置时，要对断裂和锈蚀等问题进行发现，还要观察是否存在螺栓的脱落和接地带的丢失及外漏现象；在进行拉线及基础检查时，要对金具的拆卸、拉线棒的锈蚀或蚀损，以及拉线的松弛、断股等现象进行巡查；在检查绝缘子的过程中，要重点检查是否存在绝缘子的自爆、伞群的破损和污秽等问题，包括绝缘子表面放电痕迹和钢帽的破损等现象；在检查线路时，还要检查导线和地线等，要检查是否存在断裂和烧毁等问题，以及构件的磨损情况。在对金具进行检查时，要重点注意金具构件的完整情况，注意检查是否存在缺插销或连接构件失效等情况。
3.2 故障巡视
开展线路故障巡视时，根据故障定位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）。
3.3 线路环境通道安全巡查
要对线路和其他建筑物以及树木的距离进行监测，还要观察线路附近的作业情况，如果附近存在易燃易爆物，也会降低线路的运行安全性。要对地面的裂缝情况进行勘察，确保线路周边的环境，符合运行的要求。
3.4 通道巡视
使用多旋翼无人机在输电线路杆塔上方10m外或使用固定翼无人机在杆塔上方100m外边飞行边录像，记录输电线路全线廊道状况，一方面留存通道历史档案数据，供运维人员反复察看廊道情况，同时为停电检修前现场勘查提供参考数据；另一方面供排查违建、交叉跨越、大棚等漂浮物、易燃物、树竹隐患用，通过无人机排查隐患具有准确、快速、无遗漏的特点。
3.5 输电线路三维建模
目前，输电线路无人机巡检三维建模技术应逐步开展应用，通过激光点云、倾斜摄影数据建立实景三维动态模型，展示输电线路的运行情况，包括杆塔实景、杆塔位置与运维信息、隐患点预告警。
相较于传统的地图测绘工作，电力巡检无人机测绘主要内容集中在输电线路杆塔和导线的识别与三维模型重建。输电线路杆塔主要是由细长塔材联接成的镂空结构，不利于点云数据的三位重建；输电线路导线的外径一般为8-37mm，由于测量距离和激光雷达角分辨率的限制，无法保证每个扫描周期都能扫描到电力线，即电力线的点云数据通常为一串不连续的点，需要后期进行识别并补充完整。而输电线路杆塔和导线三维模型重建又是多项电力检测作业及隐患危险点预警的基础，三维立体模型对检测精度有直接影响。因此针对输电线路三维建模技术的研究主要集中在电力线路走廊点云分类及典型口标识别、输电导线模型拟合、杆塔三维建模、隐患点检测等4个方面。随着技术的成熟，目前主流的数据处理软件已经可以实现大部分流程的自动化建模处理。
4 无人机巡检技术发展
目前，无人机巡检正在研发的缺陷自动识别和研判系统将为无人机巡检开拓新的发展空间，续航能力、飞控距离有限、整理无人机巡查输电线生成的海量视频数据、图像信息难题、缺陷的研判等一些现实问题在输电线路巡视、检修有着广阔的应用前景：
1）中继无人机、任务无人机协同巡检作业，为穿越山区架空电力线路巡检提供便捷，实现复杂地形远距离、长航时，超视距输电线路巡检。
2）基于视觉的全自主自动智能无人机巡检系统发展。借助无人机和遥感技术，J2EE技术，采用多传感器集成方式，提高线路巡检整体质量和安全水平。可视化辅助系统——输电线路无人机超视距巡视智能操控系统，内置多种智能业务化作业模式，实现航线自动规划、一键起飞、自主作业、自动返航、断点续飞、智能避障等特点，实现输电线路的超视距智能巡视。输电线路智能运检管控平台提升精细化巡检的管理水平。
在输电线路安全巡查工作中，无人机技术将会发挥更大的作用。这项技术的发展前景，将引领输电线路巡检技术向着智能化、精益化的方向发展。对于无人机设备的飞行模式，在改造时应该加大对无人机的电动固定翼、导航方式等方面的研究和开发。在改进设备的航摄功能的过程中，需要进一步对全自控系统以及缺陷识别等功能进行开发，从而提高设备的技术应用含量和工作效率。此外，需发挥多功能设备之间的互补应用。
基于我国科学技术的迅猛发展，无人机巡检技术的应用势必有着良好发展空间，而针对无人机技术的应用，首先需要重视对无人机性能的强化，侧重无人机续航能力提升，并结合具体情况进一步提升无人机作业能力，确保无人机在危险、复杂环境中可以做到稳定运行。其次注重机型改进，基于对走廊巡查、故障缺陷分析、故障查找等方面的综合性分析，合理改进无人机机型，尽可能做到在输电线路巡检期间针对不同情况、环境配置不同型号无人机。最后，注重对无人机巡检模式的开发与改建，提高对无人机自主控制、缺陷识别以及能源补给等方面的优化，真正做到自动化无人机线路巡检。
5 结束语
随着智能技术的不断发展，输电线路巡检工作的要求标准也将越来越高，目前无人机巡检技术已成为输电线路的重要巡检手段，输电线路无人机巡检技术的应用发展将进一步解放输电线路人工作业生产力，节省大量的人力及物力资源，同时推动智能技术与输电线路运维工作深度融合，减轻基层班组运维工作强度，提升架空输电线路运维质量和效率，提升输电线路巡检智能化水平。
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