摘要：随着时代的进步和发展，电网规模不断壮大。输电线路建设数量逐步增加，覆盖地理范围越来越广。输电杆塔遍布大地山川、丘陵沟壑，地质条件十分复杂，部分杆塔所处地理环境极其恶劣，给电力运维部门的日常线路运维检修工作带来了极大的挑战。近年来，无人机技术发展突飞猛进，小型多旋翼无人机在电力系统各个领域应用广泛，很大程度上弥补了传统人工的不足。输电线路运维工作从人工巡视逐步向无人机巡视转变，研究无人机在架空输电线路运维中的应用具有重要意义。
关键词：输电线路；无人机；运维
引言
目前对供电可靠性的要求越来越高，输电线路运维对电网安全稳定运行具有重要意义。传统的人工巡视主要依靠巡线工人携带望远镜、照相机等各种仪器设备沿着输电线路通道跋山涉水进行肉眼检查，并根据工作经验来判断各种缺陷和隐患。人工巡视因效率低、检测精度不高、劳动强度大越来越不能满足精细化巡检要求。在此背景下，无人机在输电线路运维中发挥越来越大的作用。小型多旋翼无人机具有体积小、重量轻、组装快、起降场地要求不高、携带方便等优点，能轻易进入人员难以抵达的各种复杂环境，将现场情况通过图像视频方式传输回来，极大的提高了输电线路巡视效率，减轻人工劳动强度。采用无人机进行输电线路精细化巡检，将成为今后线路运维的大势所趋。
1 无人机辅助巡视
目前输电线路巡视广泛采用人工巡视和无人机巡视相结合的方式，人工巡视为主，无人机巡视为辅。输电线路日常运维主要包括输电设备本体巡视、通道巡视、一般缺陷隐患的处理等几个方面。无人机作为一种工具，取代望远镜、人眼，在一定程度上不受地形、天气、距离、观测角度等限制。可以根据实际条件进行有针对性巡视，如“三跨”巡视、特殊巡视、故障巡视等。作业过程中要求无人机飞手具备超视距、贴近目标飞行、处理突发状况的能力。
1.1本体巡视
架空输电线路很多本体缺陷很难在地面通过肉眼发现，需要专业人员登杆巡视进行检查，不仅效率低，还存在一定的安全风险。采用无人机巡视，可以近距离、多角度的对输电线路导线、绝缘子、金具等进行详细观察，及时发现销钉级缺陷并进行拍摄影像资料。除此之外，在无人机上安装红外和紫外等检测设备，还可以开展带电检测，及时发现带电部位的缺陷为输电线路检修提供强有力的支撑材料。
1.2通道巡视
针对档距较大且通道内环境复杂等情况，人员难以抵达，容易遗漏隐患。特别是出现自然灾害情况时，可以采用无人机沿着输电线路通道飞行，在导线弧垂点及其他对地距离近的地点进行拍照、测距等，能够直观清晰地展现通道内的实际情况，弥补人工巡视的不足，发现肉眼难以发现的树障、外破隐患，大幅提升巡视准确率。
1.3一般缺陷隐患处理
当输电线路上出现风筝、横幅、薄膜等异物时，极有可能引起短路，造成停电事故。传统消缺方法：①是在带电情况下，采用绝缘杆取下异物；②将线路停电，采用出飞车等人工作业消除异物。若采用喷火无人机可以快捷高效地消除线路上的各种异物，不需要停电，且没有触电风险。
2 无人机自主巡视
如果巡视人员长时间手动控制无人机， 需要注意力高度集中，长时间盯着屏幕，容易出现疲劳，无法保证操作的准确性。无人机自主巡检是采用纯无人机巡视代替人工巡视的方法，充分发挥无人机技术优势，把巡视人员彻底解脱出来。实现无人机自行控制起降及任务执行。做到真正无人驾驶，结合目前的图像处理技术，通过编制无人机巡视航迹，使用无人机采集输电线路图像信息，最后通过软件进行三维建模和缺陷的自动识别完成巡视工作。自主巡视对飞手能力要求不高，经过简单培训，一般学员也能掌握使用技巧，便于推广。
2.1航迹编制
航迹编制的目的是让无人机按照设定的轨迹进行自主飞行，在特定条件下，悬停拍照。
实际操作过程是将输电线路杆塔的位置信息导入到相应软件中，每基杆塔的经纬度坐标及海拔高度就确定下来了，对于本体巡视和通道巡视按照巡视要求编制成KML文件，无人机就能按照设定的飞行轨迹进行自主巡视。
2.2数据采集
编制好航迹以后，在现场选择合适的起降点进行无人机自主飞行。根据现场地形地貌，设置各项飞行参数即可。随着民用无人机技术的突破，以大疆为首的无人机厂商开发出了针对输电线路的专用解算模块，采用RTK无人机，获得更高精度的航拍照片，可以生成与激光雷达精度近似的点云，满足自动巡视作业的数据源要求。
2.3数据处理
将现场采集到的图像信息等数据导入计算机软件，大地、树木、杆塔、导线等生成由一块一块点云构成的三维模型。以这些高精度点云数据为基础，①可以直接导出距离导线特定距离的障碍物位置信息，进行面积和体积的精确测量等。②在点云模型基础上识别出杆塔、金具、绝缘子等部位，编制设备本体精细化巡检航迹，利用无人机对关键部位进行定点拍摄，对拍摄的照片进行缺陷识别，自动生成巡视报告， 完成输电线路精细化巡检过程。
3 局限性分析
3.1电池续航不足
无人机在飞行过程中电机高速运转，能量消耗快，电池续航不足。小型多旋翼无人机，以大疆的御2、精灵4系列四旋翼无人机为例，在无人机巡视中电池一般只能支撑20分钟左右。在温度较低的冬天，电量消耗更快，完成一次巡检任务需要更换几次电池。
3.2外界条件影响
外界条件对无人机影响：①在偏僻山区，无人区等信号弱的地方无人机无法起飞或是起飞后信号丢失，从而没有图传，失去控制。②在大雾天、阴雨天、大风天等天气状况不佳的时候，不仅影响无人机信号的传输，甚至无法飞行。
3.3图像数据处理难度大
无人机采集到的高精度图像信息数据量庞大，使用计算机进行三维建模生成点云的过程耗时长，且需要配备高性能计算机。无人机精细化巡检过程中，定点拍摄的海量图片，如果采用人工一张一张照片进行分析总结，从而发现缺陷，工作量巨大。缺陷种类多样，若采用计算机图像识别技术自动识别缺陷，处理效率和处理质量也是亟待解决的问题之一。
结束语
综上所述，电力行业经过多年来的飞速发展，精细化巡检的要求越来也高。小型多旋翼无人机以其自身优点已经广泛应用于输电线路运维工作中，正在从无人机辅助巡视向自主巡视转变。使用好无人机，可以大幅提高输电线路巡视工作的效率和准确率，降低运维人员的劳动强度，提升输电线路运维管理水平。但是目前对无人机的应用正处于不断发展和改进的阶段，还存在无人机电池续航能力不足，受外界条件影响，后期图像数据处理难度大的问题。随着科学技术的进步，无人机必将在输电线路运维中有着更广阔的应用前景。
参考文献
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