1.王晓伏 2.张振浩 3.欧洋 4.赵蓂冠
1. 新疆送变电有限公司 新疆省乌鲁木齐市830000 2.国网哈密供电公司 新疆哈密市839000 3. 国网阿克苏供电公司 新疆阿克苏市843000 4. 国网新疆电力有限公司电力科学研究院 新疆省乌鲁木齐市830000
摘要：近年来，随着特高电网建设的逐步推进和迅速发展，无人机在特高压输电线路巡检中的应用越来越广泛，将无人机智能巡检融入人工巡检，从而进一步提高了输电线路巡检的工作效率。无人机在巡检过程中会受到导线周围感应电磁场的干扰，会导致无人机出现失控，威胁电网设备安全稳定运行。采用电磁波阻隔技术、多余度飞行控制系统以及无人机避障技术，可以提高无人机在特高压输电线路巡检工作中的安全性。
关键词：高压输电线路；无人机巡检用；保护装置
引言
无人机是指无人驾驶飞行器，是兼具快速光谱照相功能、红外感应功能以及故障监控功能等多种功能为一体，能够实时监控一些较为复杂或危险的区域并进行拍照，计算机端能够接收照片，便于操纵者及时掌控施工环境，并制定合理的施工方案。无人机的特点在于智能、遥控、高空，是高度机电一体化的产品。在管理范围大且受自然环境影响较大的工程来说具有明显的优势，能够有效控制企业施工成本，从人力、物力、财力等各方面实现成本节约。目前，军事领域已充分运用无人机技术，经济领域也已经开始使用无人机技术，电力巡检过程中也开始引入无人机技术，尤其是在高压输电线路巡检中的运用较多。
无人机施工要保障其准确性与安全性，需要庞大的系统支撑，在巡检过程中，需要使用到通信技术、数字监控、信息技术、红外遥感、GPS、GIS、遥控等多种技术，在这些先进的技术支撑下无人机才能够根据操纵命令完成检修等工作。其中最重要的是对设备状态进行监控，从而判断故障，并为维修人员制定详细的维修方案。
1高压输电线路巡检
高压输电线路巡检重点是故障检测，包括铁塔故障、支架故障以及一些附带设备故障等，有利于保持高压输电线路供电的可靠性，保持电路通畅。高压输电线路巡检的特点有巡检范围广且受到天气影响较大，在巡检过程中还存在较大的危险性。尤其是偏远山区的高压输电线路巡检工作十分艰巨，对巡检人员的体力要求很高。无人机的引入对于巡检人员来说十分便利的，其安全性与快捷性使电力巡检工作效率更高，且巡检结果更加精准，修检质量也更高。无人机还可以将这些巡检数据进行回传，有利于电力企业对电网进行更加全面的综合管理。
2目前无人机巡检模式及其改进措施
无人机巡检形式一般分为四种，一是通道监测，监测管道周围的工程以及具体出现的故障;二是精细扫描，对输电线路或者其他具体的目标进行精准扫描;三是故障排查，通过故障点巡查，对其损伤程度以及出现故障的具体原因进行分析;四是特殊任务，在自然灾害中调查输电线路受损情况，并通过检测设备辅助人类战胜自然灾害。通过通道检测结果、扫描结果以及监控对象状况决定巡检工作频次，故障排查与特殊任务是根据具体的特殊情况和故障展开的。
目前，无人机巡检还存在较多的问题，包括巡检手段单一、人工操作为主，无人机要不断进行调整，在接近目标之后再进行拍摄，因此，这种信息获取方式也存在一定的不足，首先，在人工操作下，操作者的无人机技术水平会直接影响无人机效果，操作不当容易出现电线擦挂，伤害线路，无人机工作存在较大的不确定性;其次，可见光光波是形成信息的主要方式，信息采集容易出现地理信息不完整，数据信息无法进行量化等情况，与实际巡检存在较大的差距;最后，在实际操作过程中，无人机获取到的图像等资料管理手段落后，导致所收集的信息无法在实际操作中发挥作用。
针对这些问题，笔者认为可从三个方面进行解决，第一，使用无人机进行数据采集时可引入GIS技术并对摄像角度进行转动;第二，根据不同的巡检对象要涉及不同的GPS，使飞行器进行定向飞行，并形成正射影像，便于测量;第三，对数据库进行管理，分类存放所有的数据资料，便于企业能够快速查找数据，随时调用，便于展开工作。
3系统设计
3.1视频拍摄传输模块
在多旋翼飞行器电力寻线的工作过程中，需要一个清晰度高、抗干扰强的轻量化无线视频传输系统。根据上述需求，设计了一种符合需求的HD高清视频无线传输系统。该系统采用了一种基于Linux的嵌入式操作系统，通过数字高清摄像头进行视频捕捉，并使用2．4GHz无线网桥将视频信号传回地面，从而实现HD高清视频的无线传输。网桥是整个系统的重中之重，只有选择合适的网桥，高清视频流才能快速而又准确无误地传回地面站。经过慎重考虑与分析，采用UBNT网桥，该网桥是UbiquitiNetworks公司在全球范围内设计、制造和销售创新性的宽带无线解决方案，具有颠覆意义的无线产品。该网桥的优势在于任何一个型号的UBNT产品，均可被作为无线覆盖AP、点对点网桥、点对多点网桥和无线客户端(CPE)等多种角色。
3.2地面基站
电力巡线地面站支撑系统的核心是系统的计算机平台，根据要求，采用了一种基于Intel最新款低功耗处理器的操作系统，该系统采用Windows、Linux双支持的平板电脑作为计算机平台，具有低功耗、操作简单、易于上手的特点。与此同时，在地面站支撑系统中安装了一个14英寸LED液晶屏辅助显示，具有低功耗、高对比度等特点，增大了显示面积，以便于巡线图像的实时观察。在地面基站控制系统中，可以根据无人飞行器传输回的图像能够较为精确地找到巡线的初始位置，并实现对无人飞行器的控制。手动控制系统是嵌入式的无线电发射机控制装置，配备了128pixel×64pixel分辨率的彩色液晶显示屏，2个2轴的万向遥杆，3个可变旋钮，6个2位开关，1个3位开关和一些微调按钮。
3.3滤波技术
滤波技术可以过滤电磁干扰的能量，从而保障无人机的元器件正常工作。针对进入无人机的电磁波，可以在无人机缝隙处装设滤波器，对接受的信号进行分析过滤，将电磁波阻隔在外。针对沿着设备元器件产生的电磁干扰信号，可以通过电源滤波器的装设，在电源处就将电磁波阻隔在外。应用较为广泛的滤波器为铁氧体磁环滤波器。铁氧体磁环滤波器也可以看作成电阻，其电阻值会随着电磁波的频率而发生变化，具有非常强的阻隔性能。可以根据电磁波的频率特点，来选定不同材质的铁氧还磁体。通过大量的实践研究，发现镍锌铁氧环的阻隔性能高于锰锌铁氧环。在实际应用中，也可以在同一条线路上，通过镍锌铁氧环和锰锌铁氧环的同时使用，来阻隔大范围的电磁波。在磁环装设时，必须环环相扣，将线路严密包裹，避免发生电磁波泄漏的情况。此外，磁环的安装位置要尽量贴近干扰源或者无人机缝隙处，这样才能取得较好的成效。
结语
在无人机巡检输电线路技术应用中，开始逐渐升级管控机制和管理措施，特别是针对高压输电线路故障点的分析和处理。利用架空线路高空巡检作业，能有效减少登塔高空作业项目，大大提升了项目的安全系数，减少不必要的人员损伤。另外，项目还在研发地面航模机操作无人机技术，真正实现智能化全景操作，确保全方位多角度的升级影像资料的清晰度，工作人员能准确地判断输电线路的实际运行结构，真正突出了无人机巡检输电线路项目成本低、维护费用低以及安全性能高的特点。在局部设备故障巡检过程中，利用无人机巡检输电线技术能实现人工巡检速度的提升，解决自然条件的局限问题。
参考文献
［1］孙阳，李鲁，王蔚，等.特高压输电线路巡检无人机安全技术探讨［J］.山东电力技术，2017（2）：15-19.
［2］张方正，雍军，李宗谕，等.无人机输电线路智能巡检集中管控与海量数据处理系统及应用［C］.武汉：输电线路运行维护新技术交流会暨中国电机工程学会输电线路专业委员会学术年会，2015.