王海波
国网山西省电力公司晋城供电公司
摘要：目前，在电力行业的发展过程中，输电线路覆盖区域广，穿越区域地形复杂，自然环境恶劣，从而增加了输电线路运维管理的难度。输电线路设备长期暴露在野外，为了掌握线路的运行状况并及时排除线路故障、缺陷或潜在隐患，每年都要投入大量人力、物力进行线路巡检。输电线路传统巡检方式为人工巡检，存在特殊地形和气象条件下巡检困难、不易发现瓶口及以上部位缺陷、巡检效率低等问题。
关键词：架空输电线路；无人机巡检；技术研究进展
引言
随着我国特高压电网建设步伐的不断加快，长距离、大跨越、高海拔的架空输电线路规模越来越大，不仅给线路运维人员带来了巨大的挑战，也使得传统的人工巡检和半自动化巡检模式难以满足当今线路巡检的需要。利用无人机对架空输电线路开展巡检作业，具有巡检效率高、巡检成本低、杆塔顶部巡检效果好、远程操控简单可靠、受环境影响限制小等特点，可以实现对架空输电线路多范围、多频次、多角度巡检。因此，如何快速高效地将无人机广泛应用于输电线路巡检工作中去，必将成为输电线路巡检领域一个研究热题。
1试验检测技术
架空输电线路无人机巡检系统集成了自动控制、遥感、通讯以及信息处理等技术，对巡检的安全性和可靠性要求较高。2015年以前，国内外尚未见有针对其建设的试验能力。国内的试验能力(如国家军工集团所属研究机构365所、602所等)主要为无人机的定型服务，是为了保证无人机的飞行性能和可靠性满足设计要求，因此试验项目主要是风洞试验、结构件和关键电子元器件可靠性试验、飞控(武器)系统功能及可靠性试验、各任系统电磁兼容试验等，试验标准为国军标。架空输电线路无人机巡检系统主要针对其巡检能力、安全策略和无人机本身的飞行性能进行试验(如无人机巡检的悬停稳定性、操控响应能力以及突发大风条件下的稳定性等)，无需进行极限性能测试或飞行气动特性测试，且无成熟的试验方法和标准可供参考。因此试验检测多采取现场试飞，测试人员在现场通过肉眼观察的方式进行，试验环境不可控、性能评价非科学化和定量化。无人机定位精度试验亦采用肉眼方式判断，无人机飞行、悬停是否按照预设航点进行无法科学、定量测量。DL/T1578—2016《架空输电线路无人直升机巡检系统》的发布，为无人机试验检测提供了理论依据。对照该标准，中国电科院建成了国内首个电力无人机巡检技术研究和试验检测能力实验室，具有试验安全风险可控、试验环境条件可控、试验过程标准化和结果评价定量化等特点，改变了以往依靠主观判断无人机性能指标的方式，实现了量化检测的科学化和标准化，并于2017年获得了国内唯一电力行业无人机巡检系统试验检测CNAS/CMA资质。此外，中国电科院还研制了户外大尺度分布式追踪及位置测量系统和抗风性能试验场，实现了对无人机飞行位置和姿态的实时解算，解决了此前定位精度和抗风性能等试验中，结果无法科学、定量测量的问题。其中，户外大尺度分布式追踪及位置测量系统的解算精度各方向(x，y，z)均不低于0.8m；抗风性能试验场的解算精度各方向(x，y，z)均不低于0.15m、姿态角(航偏角，俯仰角，翻滚角)解算精度不低于3°。
2特殊巡检
1)鸟害巡检:输电线路架设路径大多为丘陵、旷野、高山，且基本采用高塔架设，这给鸟类提供了极佳的筑巢环境。因此，为避免鸟害对架空输电线路运行的影响，可根据鸟类筑巢及候鸟迁徙特性，在筑巢前期利用无人机开展鸟类驱赶巡检作业，在筑巢后期开展防鸟害监控巡检，实时掌握存在鸟害区段线路的运行状况。2)外破巡检:架空输电线路通道及保护区经常出现市政修路、车辆吊装、挖方取土等不确定外破因素，严重干扰输电线路的正常运行，利用无人机开展架空输电线路防外破巡检，为预防和消除这些外破隐患提供有效的影像数据信息。
3)防山火巡检:随着植树造林、退耕还林等政策的出台，架空输电线路通道植被逐年增多，使得输电线路防山火压力持续攀升。因此，根据森林山火等级及季节特性，利用无人机对横跨山区、森林区段线路开展360°无死角防山火巡检，及时确保山火隐患可控、可管。4)灾后巡检:输电线路跨越区段发生泥石流、山土滑坡、地震等灾害后，受诸多安全因素影响，线路运维人员很难第一时间深入灾区进行有效线路巡检，利用无人机搭载相应巡检设备对灾后线路现场进行全方位录像、拍摄，快速有效搜集线路设备灾后受损情况及环境变化信息。5)树竹巡检:每年春夏季节，架空输电线路通道及保护区内树竹生长旺盛，极易发生树竹放电跳闸事故，这期间运用无人机搭载激光雷达或激光测距巡检设备可快速实现树竹隐患排查与检测，精确掌握线路运行环境。其中激光雷达巡检设备主要用于输电线路本体及通道环境三维全景建模，为线路通道环境评估及运维决策提供可靠依据，激光测距巡检设备主要用于树线距离及交叉跨越距离精准测量，为输电线路通道治理及后期砍青扫障打造安全线路走廊提供有力支撑。
3架空输电线路无人机巡检技术研究
3.1无人机在架空输电线路放线上的运用
架空输电线路传统的放线方式有很多种，比如非张力放线和普通张力放线，就属于两种差别巨大的放线方式。①非张力放线方法，属于非常传统的放线方式，此种放线方式耗费时间长，耗费人工数量多，导地线卡、挂住的安全风险大，同时对于导地线将造成一定程度的磨损和脏污，对于所经过田地的青苗赔偿费用也高；②普通张力放线，采用动力伞、飞艇等进行张力放线，费用较高，在全面推广方面将受到资金的局限。以上两种方法都存在一定改进空间，采用无人机进行张力放线，能够克服这两种放线方法的缺点，快捷、高效、经济地开展架空输电线路的导地线放线作业，耗费的工时可以得到缩短，耗费的人工数量将得到减少，导地线卡、挂住的安全风险降到最低水平，不会造成导地线的磨损和脏污，涉及的青苗赔偿费用将得到减少；同时由于无人机操作手的大量普及和放线无人机的造价相对经济，无人机放线的费用，相对动力伞和飞艇的费用将得到大量的减少。
3.2无人机在故障巡检上的运用
无人机为架空输电线路的故障巡视提供了新的选择，①杆塔湿滑、积雪覆冰天气的故障巡查工作。人工登杆塔进行故障巡查的安全风险大，劳动强度高，在这种情况下，采用无人机配合巡查，能够克服天气和架空输电线路的不利因素，达到很好的效果。②属于故障放电点位于导线档距中央，比如吊车等大型施工车辆对于架空输电线路造成的故障，或者故障放电点位于其他不容易人工拍照的位置。在这种情况下，运用无人机进行近距离查看，拍照取证，将大大缩减巡查的时间，为判定故障点的位置和具体原因提供有力的图片保障。③山林、河沟蔓延区域的线路故障巡查工作。受地理环境的限制，故障巡查的进度严重延缓，此时运用无人机配合开展线路故障查找，也将取得事半功倍的效果。
结语
无人机对于架空输电线路的各项作业都具有很大的辅助作用，进行线路日常巡视、查找销钉级微小缺陷、配合开展线路故障巡查、利用机载喷火平台清除杆塔及导地线异物、利用机载放线平台开展线路放线作业等，无人机技术的发展，对于架空输电线路运维、检修及施工作业技术的提升，起到了很大的推动作用。
参考文献
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