摘要：西部地区线路距离长、地形条件复杂，无人机设备在输电线路巡检中的应用空间较大。本文分析无人机在输电线路巡检中的应用要点，结合具体案例，对有关工作经验进行总结，有效解决输电线路人工巡检的弊端，使输电线路巡检可高效覆盖至更广范围。
关键词：无人机设备；输电线路巡检；故障诊断
引言：近年来我国偏远地区的输配电条件得到极大改善，青海地区大面积建网，给输电线路巡检工作提出严格要求。青海省海西地区地形条件复杂，存在高山、丘陵、平原等多种地貌类型，地势地形多变使得输电线路敷设存在较多的大跨距情况，加之沿线道路交通设施不完善，输电线路巡检工作难度进一步增加，无人机巡检的应用有其必然性和必要性。
1无人机在输电线路巡检中的应用要点
1.1巡检方式
依照巡检目的和内容不同，将无人机输电线路巡检分为三种方式。
一是精细化巡检。以无人机搭载可见光摄像头、红外成像仪等设备，获取输电线路的塔杆、线路及其他部件的高清图像，了解输电线路运行状态，完成对目标路段的精细化巡视。
二是通道巡检。通道巡检的核心设备为激光雷达及可见光雷达，采集通道施工点及障碍物信息，分析外部环境对输电线路可能造成的干扰，制定相应的防护方案。无人机拍摄过程，不同角度采集图像的信息点可能存在一定差异，导致获取的信息无法全面反映通道中存在的问题，因此还需与3D扫描技术相结合，以得出更加精确的巡检结果[1]。
三是日常巡检。日常巡视主要针对输电线路的塔杆、绝缘子、附属部件及线路走廊进行，其与精细化巡检的区别在于，巡检过程更为精简、工作效率高，单位时间可覆盖更大范围的输电线路，因此在实际工作中，日常巡检的开展频次也较精细化巡检更高。
1.2应用要点
无人机可帮助自动完成故障检测、异物清除、状态巡检等任务，大大提高了输电线路巡检工作效率及安全性，将其应用要点总结如下：
1.2.1飞行准备
无人机稳定飞行是确保其获取真实、全面输电线路有关数据的关键，为提高无人机操作质量，应适当选择起飞及降落平台，确保无人机桨叶牢固可靠后再开展巡检活动。
无人机设备的最佳飞行条件为风向夹角≤30°、风速≤10m/s、环境温度在-40℃到52℃之间，常规飞行设备的限定高度在5000m左右。结合输电线路巡检计划安排，尽可能在以上条件下开展巡检工作。无人机巡检区域既有建筑、高大树木及塔杆会给其飞行稳定性造成一定影响，因此在使用该巡检方法之前，需对目标区域地面障碍物情况做全面勘察，确保无人机飞行过程距地面物体的高度在2.5～5m。
正式巡检前，进行设备校验和参数设置，科学选取无人机飞行高度、返航点及电量报警临界值。一般情况下，将飞行高度设置在120m，若无人机搭载智能飞行系统，高度可缩减至50m。
1.2.2飞行方式
无人机近线路飞行方式有二。一是定高飞行。定高飞行在确定起飞机降落点后，对起飞点做精准定位，设置飞行高度及航向，无人机以设定好的参数运行，并在目标路段进行悬停拍摄。该飞行方式因参数固定，可有效避免人为操作失误。二是斜线飞行。斜线飞行在完成起飞点定位后，从该点直接起飞，以斜线飞行状态靠近目标线路，可在较短时间内接近线路，缩短输电线路巡检时间。该飞行方式需要操作人员左右手配合操作，对操作技巧要求较高，容易出现失误问题。
1.2.3航线规划
输电线路巡检中，无人机对以直线或三角航线飞行。其中，直线航线多被用于场地平坦、开阔、档距较小的线路中，在线路顺光的情况下才可保证图像采集精度。在青海省海西地区的输电线路巡检中，因线路档距较大、地势地形复杂，因此三角航线的应用频率更高，可有效避免无人机与线路间发生刮碰。但三角航线同样对操作人员的技术手法要求严格，相关人员必须对无人机的飞行姿态、状态做准确判断和灵活反应。
1.2.4拍摄流程
提高无人机图像拍摄效果可更充分挖掘输电线路存在的异常，在巡检过程中，多采用如下拍摄流程：①通道巡视；②塔杆全貌拍摄；③塔杆塔头水平拍摄；④塔杆塔头地线挂点及地线夹线垂直拍摄；⑤三相导线挂点、绝缘子及悬垂拍摄；⑥塔杆信息采集；⑦塔杆基础拍摄；⑧塔杆及线路悬挂异物处理[2]。
2无人机在输电线路巡检中的应用案例
2.1案例背景
海西供电公司下辖某输电线路沿线地形条件复杂，自然环境相对恶劣，因该输电线路已服务较长年限，线路及设备存在不同的老化问题，在雷电大风等恶劣天气易出现闪络等故障。因沿线多丘陵，给运维管理小组的线路巡视工作带来较大压力，人力资源不足问题较重，尤其在复杂天气条件下，线路巡视及故障维修开展不及时的问题时有发生。
2.2巡检方案
为进一步提高区域供电质量，综合考虑该路段巡检工作现状后，决定为巡视小组配备无人机巡视设备及技术指导人员，对输电线路巡检方式做全面升级。
在线路常规巡检中，无人机依照构建好的GPS坐标系统运行，参考输电线路中各塔杆，在规定范围内自动开展巡检任务。无人机将采集到的高清画面信息传输至地面，结合回传资料，巡检人员可有效掌握输电线路运行状况，准确发现异常点以在第一时间开展故障检查、处理工作。
巡检小组依照当地气象条件变动，对无人机巡检方案做针对性调整，在发生雷暴、大雪、大风等极端天气后，及时借助无人机设备了解输电线路实际运行状况，掌握线路受灾情况，并组织抢险小组第一时间深入事故现场。例如，某次巡检中发现，某110kV线路塔杆发生绝缘子掉串故障，利用无人机传回的精细化巡检信息，对故障做全面诊断，发现故障原因为直角挂杆发生严重腐蚀，在大风作用下被拉断而掉串。该故障发生后，决定对沿线其他塔杆的直角挂杆进行精细化巡查，发现多处直角挂板腐蚀问题。在无人机的辅助下，该次巡检活动的时间从4～5d缩短至2d内完成，给抢险小组创造了充足的抢险时间。
2.3成效分析
对该线路无人机巡检开展1年内的巡检工作成效进行总结，得出以下结论：
第一，常规线路巡检的时间缩短至原来的1/4，可自动清除悬挂在输电线路及塔杆上的异物，避免人员登杆而引发的安全风险，且在异物清除过程中无需做停电处理。
第二，利用无人机进行智能验电，并对验电过程做远程操控，经统计，1年内的验电可靠性达到100%，验电时间缩短至原来的1/3。
第三，无人机引入之前，巡检小组每人每天可完成塔杆巡检任务在5座，若出现极端天气或路段地形较复杂，可巡检塔杆数量还要更低；引入无人机之后，10～15min即可完成单座塔杆的检查，且不受天气及地形条件的影响。
结论：无人机可被用于输电线路的精细化巡检、通道巡检、日常巡检等工作当中，自动开展线路异物清除及故障信息采集工作。通过实践验证基于无人机的输电线路巡检可显著提高巡检工作效率，确保巡检人员安全，降低外部环境对巡检工作的干扰，值得在气候、地形条件相对特殊的区域推广。
参考文献：
[1]徐浩,吴炜,陈浩,等.无人机在输电线路巡检中的多种应用[J].电子测试,2020(10):117-118+27.
[2]梁宇恒.无人机在输电线路巡检中的应用[J].通信电源技术,2020,37(02):145-146+148.