赵旭阳
（云南电网有限责任公司昆明供电局，云南，昆明，650011）
摘要：云南地处中国西南边陲，复杂的山地高原地形为输电线路日常巡视带来不小的困难。如何高效安全地完成输电线路的巡检工作是云南电网输电线路一线生产人员关注的重点问题。多旋翼无人机具有操作简单、作业范围广、巡视更精细、节省大量人力的优点，在输电线路巡检作业中发挥越来越大的作用。本文主要就多旋翼无人机在云南高原送电线路上的应用前景进行了探讨。
关键词：云南；送电线路；多旋翼无人机；应用
0、引言
云南地处中国西南边陲，全省建设有七万三千公里的输电线路，供应着四千七百万人口的日常用电。 复杂的山地高原地形决定了云南电网的输电线路检测工作需要大量的人力资源，工作环境恶劣，运行效率极低，存在一定安全风险。作为一种新型高科技产品，小型无人机很好地解决这个问题[1]。随着技术的成熟，近年来，它已越来越广泛地应用于输电线路的运行维护、检测及检修中，大大提高了线路的运检效率，消除了安全隐患，具有不可或缺的应用价值，具有广阔的发展前景。
1、讨论小型无人机的应用前景
1.1 小型无人机自身技术发展
随着科技创新和进步，小型无人机的自身技术发展水平更趋于智能化和精益化发展，将实现操作简便、导航精确、飞行稳定，续航时间长，负荷功率增大，全天候智能化作业，能携带各种高科技仪器飞行。
1.2 三维激光雷达技术
激光雷达是一种集激光扫描与定位定姿系统于一身的测量设备，由激光器和一个接收系统组成。激光器产生发射一束光脉冲，打在物体上并反射回来，被接收器接收。接收器准测量光脉冲从发射到被反射回的传播时间。光速是已知的，传播时间即转化为距离的多少。考虑激光器的高度，激光扫描角度，可计算出每一个地面光斑的三维坐标X，Y，Z。
运行的输电线路需要定期检查和维护，判断危险源距离，以消除隐患。使用无人机3D激光雷达可以轻松完成此任务，两个激光点的间距可通过它们的三维坐标直接获得。
三维激光雷达技术可以轻松实现对导线建模，导线间距测量，导线与树木间距，交叉跨越，导线的弧垂变化等都可以通过激光雷达技术实现。利用三维激光雷达技术将输电线路制作成三维模型，通过这个模型的数据对输电线路进行各种缺陷的分析及判断，提前规划无人机飞行航线点及基于大数据的图像识别系统，将无人机放飞，采集相关照片后导入相应的系统中对照片信息进行分析识别，从而判断出的线路缺陷。不久的将来，随着激光雷达技术的成熟，线路巡视将完全由无人机完成，激光雷达技术将为电力运检带来了革命性的变化。
1.3 无人机无线充电技术的发展
多旋翼无人机多使用锂电池，耐力不足和巡航范围有限已成为无人机需要解决的问题。 目前，无人机充电主要依赖于人工手动插拔插头的方式，这种方式降低了无人机的作业范围。
而且，传统接触式充电方式自动化程度低，降低了无人机的工作效率，也无法实现无人机无人值守。无线充电技术避免了导线的直接接触，为无人机充电过程实现全自动提供了可能。
磁耦合谐振式无线充电是无线充电领域中最广泛使用的方法之一。其原理是在原边发射线圈通入交变励磁电流后产生交变磁场，完成电能转换为磁能，交变磁场与接收线圈耦合，产生电动势，实现磁能转换为电能，最终通过与非导线直接接触来实现功率传输。
随着无人机无线充电技术的发展，无人机的电池寿命得到了极大的改善。巡检过程中，无人机出现电量不足，无人机能够自动悬停在输电线路上空，利用电磁感应的原理进行无线充电，完成传输线无人机集群控制的自动检查和维护工作。
1.4 云南电网公司全智能化无人机机库
不久的将来，云南高原上建立全智能化无人机巡视机库的愿景将会实现。智能化机库中有巡视无人机和检修无人机，只需设定好巡检的输电线路，导入杆塔 GPS位置，给每台无人机输入巡视任务，负责巡视的无人机将从机库中顺序飞出，形成巡视无人机机群，在飞行的过程中各自自动寻找任务线路，对线路进行巡视。通过自动激光扫描输电线路设备并建模、自动分析和记录线路缺陷。多旋翼无人机实现精细化巡视和检测，当电力不足时，自动悬停在输电线路上空进行无线充电继续执行任务，所有巡视和检测任务完成后，多旋翼无人机自动返回机库，顺序停好，后等待任务命令。
在巡视和检测过程中，多旋翼无人机将发现的缺陷及时反馈智能化机库系统及输电线路管理人员。管理人员对检修无人机级群发出检修任务的指令，检修无人机将各自寻找并携带检修工具机器人、材料等，顺序飞出机库到各自的检修任务线路设备上，完成检修工作后自动返回机库，顺序回到自己的位置上补充能量，等待下一次任务。
全智能机库可实现多台无人机的指挥控制，机库具有智能化，多机控制，高可靠性，通用性和灵活性等特点。全智能化无人机库将实现以下功能：具有多机控制功能，可同时监控所有无人机；具有智能控制功能，系统故障预测和分析，及时警告提示；具有智能规划能力，可以进行自动在线任务重新规划；具有智能化监视能力，可实时监测无人机状态[2]。
2、总结
多旋翼无人机技术的应用大大提高了输电线路运行检修的效率和质量，云南高原的高山、峡谷、河流、胡泊、原始森林对输电线路的运行维护已经不再是困难，该技术的应用对确保电力系统的安全运行起着重要的作用。随着三维激光雷达、无线充电等技术的不断完善，在云南高原上建立全智能化无人机机库的愿景不久将成为现实，多旋翼无人机也将成为云南高原输电线路运检的主力军。
参考文献
[1]刘国嵩,贾继强.无人机在电力系统中的应用及发展方向[J].东北电力大学学报,2012,32(01):53-56.
[2]马秀娟,武帅,蔡春伟,秦沐,杨子.应用于无人机的无线充电技术研究[J/OL].电机与控制学报,2019(08):1-9[2019-07-22].https://doi.org/10.15 938/j.emc.2019.08.001.
作者简介：
赵旭阳（1995-），男，高级工，昆明供电局职工，从事线路检修工作，研究方向：输电线路运行及检修。