杨光
国网牡丹江供电公司 黑龙江牡丹江 157000
摘要：将无人机技术应用到输电线路巡检中能够在最短的时间内对输电线路故障问题进行检查和抢修，从而保障用电用户的正常用电。因此，本文对无人机巡检输电线路技术的应用进行了探讨。
关键词：无人机巡检；输电线路；技术；应用
1无人机的研究设计分析
1.1技术方面
遥控直升机采用的是当前普通直升机的气动布局，可以携带图像采集以及信息传输的设备，在飞行过程中将所看到的各种信息，通过传输设备，将数据传输到监控中心，极大的提高输电线路的巡视工作效率。常用的四旋翼无人机的气动布局是四个旋翼相互对称分布，这样的结构具有良好的起降能力。此外，四旋翼无人机还装有减震云台和无线传输设备，能够在进行输电线路的巡检过程中，利用高分辨率的图像采集设备进行信息的采集和传输，将信息及时的传送到监控中心。
1.2自身系统构成方面
无人机巡检系统主要包含了电子通信、跨航空、地理信息导航定位、图像识别等多个学科的技术。无人机的巡检系统一般由六个部分组成，包括飞行平台、地面监控系统、信息传输系统、飞行控制系统等。飞行平台主要包括机体、动力系统、电力系统、云台和能够保障飞行平台正常工作的设备。飞行控制系统主要包括全球定位系统接收机、惯性导航系统、气压传感器等。地面检测系统主要包括为图像监视系统和飞行数据监控系统、检测系统，其主要用来传输和接受输电线路的巡检资料。旋翼的无人机由遥控直升机本身、减震悬挂装置、影像采集、无线传输设备和地面影像监视和操作系统共同组成。遥控操作的直升机主要包含遥控操作直升机站和遥控操作地面站。
1.3功能方面
四旋翼的无人机在巡检的过程中会直接受到地面站的引导，沿着输电线路进行飞行，可在保证和输电线路距离安全的情况下，飞行到设备的附近。四旋翼的无人机的主要功能是能够在特定的时间内在特定的空间位置上进行自主悬挂，从而保证能在合理的角度拍摄图像。在对图像信息进行采集和检测的时候，能根据实际的情况来对设备进行调整，这种调节工作一般是工作人员应用减震云台和航向来实现。遥控操作的直升无人机是通过人工遥控，飞行到输电线路的周围，在保证和输电线路安全距离的情况下，将直升机悬停在设备的周围，之后利用图像来进行传输和采集。四旋翼的无人机地面站的主要功能是其能够保持和四旋翼无人机遥控遥测之间的通信，同时能够引导四旋翼的无人机到达预定的位置。另外，地面站还能接受无人机传输和检测的图像信息，进一步实现对无人机云台的有效控制，保证其飞行状态的稳定。
1.4关键技术要点以及创新点分析
使用无人机进行输电线路的巡检工作主要有以下几个创新点以及关键技术要点，首先四旋翼无人机具有自主导航、自主飞行、自主悬停的特点，可以随时随地的对输电线路进行故障点的查找和监测，因此可以在此基础上构建一个完整的输电线路全过程立体式的巡检系统。第二，四旋翼无人机在巡检过程中能够保护输电线路，防止不必要的磕碰。同时，对于严重自然灾害下的输电线路起到一定的防护作用，比如经常遇到的大风、雷雨等天气。第三，地面实行的监控技术以及图像降噪技术在输电线路中巡检的应用，无人机所配备的可见光视频能够及时的将网络监测到的信息和图像传回到监控中心。第四，对四旋翼无人机一体化设计和输电线路的快速检测系统进行优化，能够有效解决流线型机身的碳纤维制作工艺的问题，进而不断提升旋翼的升力。最后，无人飞机具有自驾以及手动两种工作模式，在自主悬停的状态下无人机可以通过地面站的高清路线进行线路巡检，也可以保留手动的模式，按照人工制定的路线飞行和巡检。
2无人机巡检输电线路技术的应用
2.1无人操控直升机巡检输电线路应用
无人直升机巡线系统分为无人直升机平台和检测系统两部分。其中无人直升机平台主要负责完成飞行任务，检测系统主要负责完成输电线路和杆塔的检测工作，应用的检测系统主要是由可见光和红外相机对输电线路和杆塔进行检测。从总体上看，无人驾驶飞机可以分为固定翼无人机、旋翼无人机、涵道式无人机。其中，固定翼无人机具有飞行速度快和路径大的优势，但也具有飞行速度快带来的飞行高度较高和承重能力较小等问题。无人直升机虽然飞行速度不快，但是其飞行的稳定性和悬停性能较高。机载检测系统的核心是检测控制计算机检测终端为可见光相机和红外热像仪。无人直升机遇到障碍物的时候会通过云台来进行现场情况的调整，实现对杆塔由上到下的检测。通过检测图像能够发现设备是否存在制作上的物理缺陷、导线是否出现破损等。
2.2无人机巡检数据的管理和应用
无人机所采集的影像资料和生成的影像成果具有高分辨率、高时效性、海量数据等特点，地理信息系统综合管理平台可利用其所在的地理位置信息，将其和基础地理信息数据(如遥感影像资料)和电网基础数据等多源数据进行统一的管理和应用，包括实时查询检索具体杆塔位置所拍摄的影像资料；利用无人机生成的正射影像对基础地理信息进行实时更新；历史影像资料数据的多维度管理和查询；辅助判读杆塔缺陷的状态和空间位置信息；对通道内隐患相对于电网路径的空间位置关系查询；将所得到的杆塔缺陷隐患分析结果结合其空间位置信息、所属线路路径、杆塔编号、所在行政区域、缺陷隐患类型和紧急程度、判读影像资料，生成相应的巡检结果报表并输出。地理信息系统综合管理平台为无人机影像资料的管理和应用提供了一套科学、完整的解决方案，能将无人机数据进行组织化和集成化管理，极大的提高了无人机数据管理的水平；数据的价值得到了充分的挖掘和应用，并辅助管理人员进行快速判断和决策。
2.3无人机巡检在雷击故障点查找中的应用
一般来说，悬垂绝缘子串雷击放电后，横担侧与导线侧绝缘子烧伤最为严重，且横担侧挂点金具之间的连接点会有烧伤痕迹，悬垂线夹与或导线有明显的放电痕迹，若安装有均压环，则均压环上有明显的烧伤痕迹。耐张杆塔若无跳线串，一般直线烧伤横担侧若干绝缘子后对跳线放电，若跳线弧垂过大也可能沿绝缘子串放电。而这些部位受视角的限制，人工很难在地面通过高倍望远镜巡视发现。即便是人工登检，也只能对杆塔侧绝缘子串或金具进行有效检查，对剩余部位依旧存在盲区。以下是使用多旋翼无人机对220kV线路雷击故障查找实例。2019年05月06日17时，某电力公司220kV高压线路因故障跳闸，运维单位组织无人机进行故障巡视。经故障巡视，发现塔头端合成绝缘子伞裙及导线端均压环上有明显烧伤痕迹。71号塔为呼高23m的直线塔，绝缘子配置为单联V串复合绝缘子串加玻璃绝缘子，杆塔位于海拔199.7m的山顶位置，周围为灌木丛，不能通过肉眼及手持望远镜查找故障点，由于视角限制，也不能通过高倍望远镜查找故障点。无人机操手在山脚距杆塔约260m位置选取空地进行故障查找工作，经过1个架次约10min的查找工作，准确清晰的拍到放电点。
3结束语
由于地域间的自然环境的差异性，对于输电线路的日常巡检，采用人工方式已经无法再满足要求，采用无人机巡检可以在第一时间就发现故障的位置，而且也不会受到地形条件的影响，还可以实现多角度、全方位的检查巡视，能够从整体上掌握输电线路的运行状况，因此，它的应用对于电力企业的输电线路巡检工作具有重要意义
参考文献
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