张舸
国网山西省电力公司输电检修分公司?输电运维五分部?输电运维三班
摘 要：鉴于电力线路巡检的重要性，介绍了多旋翼无人机及多旋翼无人机巡检的分类情况，分析了多旋翼无人机系统及装备在电网500kV输电线路巡检中的应用优势，确保了高压输电线路的安全稳定运行。
关键词：500kV输电线路；传统人工巡视；多旋翼无人机巡检
0 引言
我国输电线路分布点多面广，特别是高压、超高压输电线路的建设比较密集，造成输电线路走廊穿越的地理环境更加复杂，要经过大面积的高海拔地区、水域或丛山峻岭，给输电线路维护和巡检带来了很大的困难，并且随着输电线路的快速增长，传统的人工巡视方法已无法满足运维需求。因此，使用多旋翼无人机对500kV输电线路进行巡视已成为电网输电线路巡视必不可少的方式之一。
1 电力线路巡检的重要性
输电线路是电力系统的重要组成部分，如果将整个电力系统比作一个人的话，输电线路相当于人的主动脉，其安全可靠运行直接关系到一个国家经济的稳定发展。但是，输电线路由于长期暴露在自然环境中，不仅要承受正常机械载荷和电力负荷的内部压力，还要经受污秽、雷击、强风、滑坡、沉陷及鸟害等外界侵害，造成输电线路上各元件的老化、损坏，降低绝缘子绝缘程度，引发倒杆断线等线路故障，可能导致线路的非计划停运、变电站失压等事故，对电力系统的安全稳定运行构成严重威胁。因此，通过对电力线路高效巡检，及时发现设备缺陷和危及线路安全的隐患，有效消除缺陷，预防事故发生或将事故限制在最小影响范围内，是保证电力线路及其设备安全的有效手段。
2 多旋翼无人机系统及装备在输电线路巡检中的应用
2.1 多旋翼无人机的分类
多旋翼无人机的分类执行国家相关标准，具体按照空机重量和起飞全重分为9类，如表1所示。
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2.2使用多旋翼无人机巡检的分类
正常巡视是指利用无人机代替人工进行的线路正常巡视，正常巡视应结合正常巡视计划进行。为保证线路安全运行，将人巡与机巡缺陷进行对比分析，全面评估巡检质量、效果，要求上一个巡视周期内开展过无人机巡视的区段，在下一个巡视周期必须开展人工巡视。
特殊巡视是指利用无人机代替人工进行登塔巡视、重要部位精细化检查、隐患点监控等专项巡视。特殊巡视应结合工作站特殊巡视计划开展，该巡视具备电气部分缺陷检出率高，减少巡视人员高空作业量，降低人员高空坠落风险的特点。
故障巡视是指利用无人机代替人工进行的线路巡视，以达到及时发现故障点，准确判断故障类型，减少巡视人员高空作业量，降低人员高空坠落风险的目的。
特别作业是指利用无人机携带设备、工器具等进行线路异物清除、检修、检测等作业。
2.3使用多旋翼无人机巡检的作用
2.3.1有效降低人员劳动强度
500kV输电线路多处于高山峻岭之间，地形复杂，线路运维条件恶劣，并伴有冰雪、山体滑坡等多种自然灾害。特别对于地区来说，除了地貌复杂、山高谷深、沟壑河流纵横外，很多区域车辆无法进入，需要巡检员徒步进入深山老林开展巡视工作，部分线路巡视时需要在野外住宿及饮食，巡检员在长距离徒步巡检的同时，还需携带大量物品和工器具，在一定程度上降低了巡视质量。因此，高海拔地区输电线路的人工巡检，对传统巡视人员来说是巨大的挑战。而多旋翼无人机具有小巧灵活，不受起降地形影响的特点，能有效降低人员劳动强度，提高巡检质量。
2.3.2提高运维质量
500kV输电线路由于电压等级比较高，一般铁塔比较的高大，铁塔高度在20～120 m，使用传统的人工巡检方式很难看清楚铁塔瓶口以上导地线、绝缘子串類、金具类等存在的缺陷，很难保证实际运维工作质量。而通过多旋翼无人机巡检，可以通过近距离拍摄导地线、绝缘子、金具和塔身各个部位的照片，对缺陷进行分析，确保杆塔各个部位安全运行。据某公司2019年对14个地区500kV输电线路缺陷的统计，多旋翼无人机在巡视过程中发现的线路缺陷隐患检出率为72.08%，而传统人工巡视缺陷的检出率为18.02%，多旋翼无人机巡检比传统人工巡视高出54.06%。
2.3.3有效减低运维成本
传统的输电线路巡检方式完全靠巡检人员步行巡检，特别对于高海拔地区，相邻两山海拔高低相差较大的输电线路一天的巡检量很低，根据某公司14个运维站的数据统计，一般两人一天最大巡检基位数为15基，而如果使用多旋翼无人机巡检，则一天两人最多可以巡视50～60基，为传统人工巡视的3～4倍。根据对某公司14个运维站2018年运维成本初步估算统计，使用多旋翼无人机巡检将比使用传统人工巡检节约运维成本1056.58万元。
2.4多旋翼无人机装备在输电线路巡检中的应用
随着科学技术的发展以及制造业的进步，多旋翼无人机在电力巡检中可携带的设备越来越丰富。在硬件方面从最早的只可携带可见光设备，已发展成目前可携带模块化的三维激光雷达、红外热像仪等设备。在软件方面，从最早的需要人工进行操作，发展到了目前可以自主巡检、进行缺陷的自动识别与分类等。
使用多旋翼无人机搭载可见光设备，可有效降低巡检风险，提高巡检效率，降低巡视成本。特别是针对高电压等级输电线路来说，由于铁塔高度较高，人工巡视时金具部分很难看清楚，而多旋翼无人机搭载可见光设备后，可以近距离观察输电线路电气部分，但目前在使用多旋翼无人机搭载可见光设备进行电力巡检过程中，存在有效留空时间短，飞行距离受到遥控器图传和数传限制，导致频繁选择起降点，巡视效率不高的问题。此外，如果飞机拍照时距离输电线路过远，则可能存在采集到的数据不清晰，而过近则多旋翼无人机GPS定位受电磁场干扰，威胁多旋翼无人机飞行安全的问题。同时，由于可见光采集回来的数据大都由人工进行判别，容易出现漏判、误判的问题。多旋翼无人机搭载可见光设备进行巡检时，常常受到拍摄角度、自然光线的影响，使拍摄的照片不清晰或内容不全面。
使用多旋翼无人机搭载三维激光雷达时，通常用来对输电线路进行通道巡检。由于目前多旋翼无人机基本使用电池作为能源，存在续航时间短的问题。目前唯有通过不断优化巡视航线的方法，有效利用多旋翼无人机的留空时间，不断提高巡檢效率。
使用多旋翼无人机搭载红外热像仪设备时，一般用于输电设备迎峰度夏前和迎峰度夏期间压接管的温度测量，以保障输电线路的安全运行。但在使用过程中，存在高温时温度检测准确度不高，拍摄测量时受环境温度影响较大的缺点，目前只有通过调整拍摄角度，尽量避免环境温度对检测造成影响。
3 结语
通过运用多旋翼无人机在500kV输电线路中进行巡检，提高了输电线路运维质量，降低了运维成本和运维强度，提高了运维效率，确保高压输电线路的安全稳定运行。
参考文献：
[1]潘文斌.无人机在丘陵地区输电线路巡检中的应用[J].山东工业技术，2015，23：259.
[2]李翔.多旋翼无人机在输配电线路巡检中的任务管理[J].科技创新导报，2020，32：28-29.