尚策 龚彦辉 黄唐含
中国南方电网有限责任公司超高压输电公司曲靖局 云南 曲靖 655000
摘要：近年来，随着人们生活水平的提高，对电力的需求也越来越高。随着智能电网和特高压输电电网快速增长，高压输电线路的数量和长度也在快速增加，在未来一段时间，我国的高压电网将呈现出电压等级不断提高、杆塔高度越来越高、传输距离越来越远、分布范围越来越广，同塔多回电路将越来越多的特点。以此同时，输电线路的巡检工作将是一项艰巨而紧迫的任务，巡检作业人员的工作量将越来越大。采用无人机进行输电线路巡视，极大地提高了输电线路的巡检质量和效率，降低了维护人员的作业风险和劳动强度，同时又大幅降低线路巡检的人、财、物，性价比高，具有极高的经济价值，极大提升了输电线路运行维护管理水平。
关键词：无人机巡检技术；架空输电线路巡检；实践应用
引言
随着我国电网建设水平不断提高，长距离、高海拔、大跨越等高建设难度的输电线路也越来越多，这些输电线路在提高广大人民群众用电质量的同时也大幅度增加了运维巡检人员的工作难度。为了有效地解决这一问题，缓解线路巡检人员的工作压力，无人机巡检技术逐渐发挥了其应有的作用价值，这也是笔者将要重点阐述的主要内容。
1无人机巡检技术
1.1基本概述
无人机巡检技术主要是指工作人员通过对无人机进行远程操作，利用无人机中的传感设备来高效、高质地完成对电力工程中架空输电线路的自动巡检工作。与传统的人工巡检方式相比，该技术可以将巡检效率提升八至十倍，且具有成本低廉、安全高效、操作简单、机动灵活、视野良好、无须线路改造等应用优势。虽然目前我国线路巡检工作中人工巡检和无人机巡检各占一半，但显而易见，随着无人机巡检技术的不断优化，想必其所占比例也会随之增加，成为未来电网巡检的重要支柱。
1.2系统组成
(1)无人机平台。目前市场上比较常见的无人机设备有三种:第一种是无人直升机，与传统形式的直升机结构相似，区别则为工作人员可对其进行远程操控，与其他两种无人机相比劣势相对明显，如体积偏大、操作难度系数高、造价成本高等。第二种是多旋翼无人机，由多个旋翼构成，工作人员可通过改变旋翼速度来实现对其飞行姿态的控制，常应用于架空线路中的精细巡查作业中。第三种是固定翼无人机，通常将涡轮发动机或者螺旋桨作为源动力，续航时间相对较长，常应用于架空线路中大范围、高航程的巡查作业中。(2)数据获取系统。无人机平台的主要作用是为了搭载传感器、POS、稳定平台、避障系统等机械设备。具体如下:第一，传感器，如红外成像、激光扫描、光学相机、之外成像等;第二，POS，可帮助工作人员对无人机设备的具体位置进行测定，同时可对多次巡检作业所获取的数据信息在同一空间坐标时间线上进行历史对比;第三，稳定平台，主要用于将无人机设备处于正常飞行状态时外界的扰动因素进行隔离，提高设备飞行稳定性，从而保障最终的成像质量;第四，避障系统，通过雷达传感器对飞行路线中的障碍物位置进行准确的定位探测，以规避飞行过程中潜在的风险因素。(3)地面测控站。主要功能如下:第一，辅助工作人员对无人机的飞行状态进行实时监测和操作控制;第二，控制传感器对数据信息的获取方式;第三，为无人机进行领航。(4)数据通信链。通常包括机载的信号接收和信号发射设备、地面测控站中的信号接收和信号发射设备、通信中继设备等。主要作用为保障无人机设备与地面测控站之间的数据通信的可靠性。(5)数据处理系统。该系统通常是利用遥感数据处理或者摄影测量的方式来完成对无人机设备所采集的影响。视频、数据、点云、坐标等信息进行高效处理，从而对输电线路的运行情况进行准确掌握。
2无人机巡检技术在架空输电线路巡检中的实践应用
2.1无人机巡检方案
开展无人机巡检时，应进行线路巡视路径规划，即选择无人机起降点及每架次需要覆盖的杆塔数量。通常巡检小组可携带2架无人机，从线路某杆塔分别向其大小号方向飞行，节省巡检时间及车辆行程。(1)通道巡检:由于无人机通道巡视时间短、速度快，通常可将相邻或交叉线路纳入当日巡检任务，有效缩短车辆行程，提高巡视效率。(2)树障巡视:无人机树障巡视需要较高的无人机姿态稳定性，因此巡检时飞行速度较慢，短线路可参照(1)制定，长线路可单独进行路径规划。(3)精细化巡视:精细化巡视一般为全手动操控，无特殊路径规划要求，满足无人机遥控、图传有效距离即可。全自动精细化巡视需要先记录该人的操控轨迹，后期巡视更为方便。
2.2确定巡检项目
对输电线路进行巡检主要依靠无人机进行。在巡检过程中，首先要确定巡检范围及内容，并对巡检内容进行细分，一般来说，巡检主要是对线路的主体、通道还有其他附加设备进行检查，也就是说，巡检包含了对线路的精细巡检、对点位的巡检、对线路范围的检查三部分内容。无人机巡检主要依靠红外成像仪和高清相机进行，红外成像仪能对设备发热作出及时的反应，从而辨别设备是否存在故障，而高清相机能清晰记录输电线路及其附属设备的运作，能及时掌握异常情况。巡检作业不仅包含了对线路通道内的总体检查（如施工情况，构筑物情况，可能存在的地质灾害），还包含了对导线、基础、杆塔等零件及标示牌、防雷及监测装置等外在装置的巡检。
2.3 巡检流程
（１）勘察作业区域。利用无人机进行巡检前，首先要对巡检线路的周边环境进行调查，通过仔细勘察确定周边环境是否符合无人机的操作要求。比如，首先要对地标物等相关数据进行记录，查看其是否符合规范，其次要对无人机所需场所进行考量，看其面积及环境是否满足降落需求，要保证无人机起落的场所面积大于４ｍ２，且周边没有电路干扰。（２）准备起飞。现场环境勘察完后，要做好无人机起飞的准备工作。比如，要对当前的天气情况进行判断，确保周边天气状况能满足起飞条件，避免受到大风、大雨、大雾的影响；其次，应制定好详细的飞行方案，要提前对无人机飞行的路线进行设计，避免飞行过程中偏离场所的情况；最后，要进行调试和试运行，确保无人机运行正常，避免故障发生。一切就绪后，设置好警戒线，安排起飞。（３）操作人员确认一切无误后，便可对无人机进行起飞操作。无人机升空时间及飞行时间要准确记录，以便后续用于数据统计及分析。无人机升空后，操作人员要在地面通过遥控器对无人机进行指挥，确保其进入前期规划好的线路，待无人机正常进入线路后，再对无人机的飞行速度进行控制，飞行速度一般在７ｍ／ｓ左右。如若需要进行精细机升空，巡检时就需要降低无人机的飞行速度，使高清相机能有足够的时间记录线路情况，飞行速度大概控制在３ｍ／ｓ即可。此时如果相机的角度无法捕捉到关键镜头，就需要通过调整云台角度来完成。无人机升空后若不能进入设定的线路，操作人员必须终止此次飞行。
结语
通过无人机巡检辅助，可以快速掌握输电线路通道环境、线路设备缺陷、新建工程验收、故障查寻等信息，从而全面掌握线路是否存在外力破坏、自身缺陷等内容，完善输电线路基本台账，消除状态管理的空白点和盲区，提前应对线路保护区内水土流失、施工破坏的发生，有针对性地投入检修工作，提供了线路运行的安全性、稳定性、可靠性。
参考文献：
［1］国家能源局．2017年全国电力可靠性年度报告［Ｒ］．2017．
［2］曾忱，邹俊，林月峰．基于无人机可见光点云的输电线路树障隐患智能分析研究［J］．电力设备管理，2020(3):38－41．