无人机技术在电力行业中的应用研究

发表时间:2020/12/15   来源:《电力设备》2020年第29期   作者:艾大林 李昭言
[导读] 摘要:近年来,随着我国电网建设的发展,布设线路的规模不断扩大,公里数持续增加,且由于这些线路绝大多数架设在野外,所处的地理环境复杂,周围气象条件多变,无疑给电力线路巡检、线路规划及线路架设作业带来了极大的挑战与不便,考虑利用无人机来替代人工巡线等工作,可以减少作业难度、较好的提高工作效率、从而减轻作业人员的工作量并降低工作危险系数,具有重要的现实意义和价值。
        (国网辽宁省电力有限公司大连供电公司  辽宁大连  116000)
        摘要:近年来,随着我国电网建设的发展,布设线路的规模不断扩大,公里数持续增加,且由于这些线路绝大多数架设在野外,所处的地理环境复杂,周围气象条件多变,无疑给电力线路巡检、线路规划及线路架设作业带来了极大的挑战与不便,考虑利用无人机来替代人工巡线等工作,可以减少作业难度、较好的提高工作效率、从而减轻作业人员的工作量并降低工作危险系数,具有重要的现实意义和价值。
        关键词:无人机技术;电力行业;应用
        引言
        随着经济发展速度的不断加快,无人机作为全球新一轮科技产业革命的核心与热点,将成为中国经济增长的新动力。我国加大对无人机的研究与应用,推动无人机产业走向了国际市场,并以产品的形式在市场上创造了新的奇迹,目前,我国绝大部分无人机厂商实现了从制造到创造的升级转型,自主创造的无人机也逐步应用于各行各业中。
        1无人机技术概念
        所谓的无人机实际上指的就是以无线电遥控技术为基础、以适配性极强的程序为控制手段而存在的一种无人驾驶航空设备,无人机一般需要与控制站、通信设备、设备保障系统相配合发挥作用,在诸多行业扮演不可替代的角色。具体可从四方面理解无人机及其配套技术。无人机。外形设计必须符合流体力学相关原理才能在更加复杂的条件下稳定飞行,在执行任务时需搭载信息采集设备和其他设备、因此需要一定的荷载能力。必须具有多样性功能,从电力线路巡检到架线清障等都属于无人机功能的一部分。必须具有远程传输图片以及定位功能,这样才能顺利完成电力线路巡检工作;控制站(GCS)。其是无人机技术的核心内容,能给无人机操作员提供工作信息和条件,一般承担着规划航线、控制执行任务、完成数据收集等任务;通信系统。无人机和控制站之间需纽带进行信息的传递才能顺利执行相关任务,而通信系统就是这个纽带,能够将控制信息、无人机收集到的数据等进行双向传输;设备保障系统。顾名思义就是提供后勤保障的系统,比如说无人机的电力能源、燃油能源都通过保障系统提供。
        2无人机技术在电力行业的应用分析
        2.1电网的规划与建设
        由于无人机能够实现低空作业,获取到分辨率较高的地形影像和输电线路图像,因此,在无人机的测绘系统中,不仅能够实现对电网规划区域的全面测绘和信息采集,获取到高效而精准的数据信息,同时还能减少在采集过程中对环境造成的影响。工作人员通过精准的数据采集,继而对数据展开全面的分析,合理的规划出电网区域,优化并确立线路的走向,达到将国家建设输电线路的成本控制到最低的目的。在施工建设的过程中,由于施工现场通常需要架设较大型的吊装设备,牵引物较多,导致设备的进出场都较容易受到周边环境的影响。此时可通过无人机提供的影像信息,准确勘测周围的地形,并生成立体三维影像,从而正确制定施工方向,设立安全禁区,并借助无人机的放导引绳来架设施工线路,以此避免施工建设过程中与生态环保问题发生冲突,从而更好地保护我国的自然生态环境。
        2.2电网的监测与管理
        在进行电网施工的过程中,高空坠落是最常见的施工事故。但由于进行电网线路监管的工作人员通常是在地面进行监测管理,导致无法及时了解高空作业的施工状况。此时,可借助无人机事先对高空进行影像采集,确保高空不存在安全隐患的前提下再让施工人员进行登高作业。同时,无人机可对施工现场进行航拍,继而生成三维模型和施工全景图,有助于监管人员对电网施工质量进行更细致的检查。


        2.3电网巡检
        无人机技术不仅能够实时获取到线路目前所处环境的具体信息,同时还能找出在施工过程中可能存在的危险因子,对线路进行及时的调整,避免事故的发生。在巡检的过程中,无人机通过自身搭载的可见光摄像光电吊仓识别一些金属杂物,也可通过自身搭载的紫外成像仪光电吊仓进行紫外线探测,以此检查设备中是否存在安全隐患,并及时进行排除,确保电网施工的顺利进行。
        2.4电网应急响应
        在进行电网施工的过程中,一旦发生灾害,会导致地面道路的通畅受到阻碍,产生极大的安全隐患,但工作人员无法进行及时的问题巡检。此时便需要应用到无人机技术。现阶段的无人机技术能够自如的应对正常巡检、灾后巡检和特殊情况巡检。因此,当灾害发生,应急设备发生感应,可使用无人机技术来巡查输电线路,捕捉影响照片,从而准确定位施工的线路故障区域,对线路问题进行及时的处理。同时,无人机还可以通过其自身搭载的喷火装置,在不破坏电网环境的前提下,将线路上的异物进行清除,排除多余的安全隐患,保证施工质量。
        3无人机未来技术发展趋势展望
        根据目前发展状况,无人机领域未来的发展可从以下几个方向进行探讨。(1)自主性更强。目前,大多数无人机是由地面站控制的,有一定的自主性,如按预规划的飞行轨迹飞行。未来的无人机将具有全面自主执行任务和自主决策能力,不再需要人的参与。(2)隐身性更好。可以注意到西方主要的无人机制造商都在研制新型攻击型隐身无人机,如英国BAe公司的“雷神”、诺斯罗普•格鲁门公司的UCAS-D、波音公司的X-45以及法国达索公司的“神经元”等。这些无人机都具有更好的机动性,没有飞行员承受加速度能力限制,其隐身性能可以使其突破敌方严密的防空区域,有效提升了空战胜率。虽然现在这些项目处于不同发展阶段,但未来依然有望代替载人军用飞机;保守估计,至少未来50年载人战机仍将作为空军主力。(3)通信性能更好。未来电子信息的发展将使无人机地面站通信性能更稳定,通信距离也更远。卫星通信与更高的自主性结合,使得无人机能够执行更远距离的任务。(4) 无人机尺寸更小且成本更低。电子行业的进步,新技术的不断涌现以及小型化的发展趋势促使未来将会制造出更小的无人机—纳米无人机。如今的技术已经可以研发出扑翼无人机,如荷兰代尔夫特理工大学的DelFly微型无人机以及美国DARPA的纳米无人机,其只有数克重,翼展也只有数厘米。(5)机身结构智能化。智能材料技术的进步,使得翼身均可以变形,更好地适应不同气动飞行剖面。新材料也使无人机具有更高的推重比和更低的雷达散射面积。(6)推进系统更优越。新技术提升了无人机动力性能,如太阳能侦察无人机超长的航时以及燃料电池无人机的能源独立性;尺寸更小、动力更大的涡扇/涡喷发动机也将使无人机飞得更快且能力更强。
        结语
        随着经济的发展和科技的进步,无人机技术已经越来越成熟,利用无人机在巡检电力系统中巡检线路,不仅可降低在人工巡检过程中出现的故障率,也有效的降低了电力企业的成本预算,并且提高了电力巡检工作的效率,具有非常广阔的应用和发展前景。
        参考文献
        [1]周宗国,周海,胡彬,等.无人机在电力系统中的应用现状分析[J].电力科技,2018,(7):231.
        [2]金伽忆,朱烨,曾舒婷,等.小型多旋翼无人机续航问题研究[J].电脑知识与技术,2019(16):197-199.
        [3]艾嘉豪,朱大明.无人机倾斜摄影测量在三维建模中的应用[J].软件,2019,39(6):192-195.
        [4]汤坚,杨骥,宫煦利.面向电网巡检的多旋翼无人机航测系统关键技术研究及应用[J].测绘通报,2019(5):67-70.
        [5]戴雅雯,陈饰勇,邱扬帆,和丽春.基于多功能无人机的飞控技术研究[J]产业与科技论坛,2018(24):52-53.
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