申志鹏
国网平顺县供电公司，山西长治047400
摘要：输电线路运行范围广，需要经过丘陵、高山、平原、山地、沙漠等各种复杂地形，输电线路在运行过程中还会受到风雪、雷电、大风、鸟害等自然因素以及人为因素的影响，输电线路运行过程中，可能出现杆塔倾斜、导线下垂、绝缘子破损等问题，导致输电线路短路，严重可能引起线路起火，影响到正常的供电。因此，为了确保输电线路安全有序运行，需要定期或者不定期对线路进行巡视，防止线路出现故障问题。传统的人工巡视方式成本高、无法实现大范围的巡视。将无人机应用在电力线路巡检过程中，可以打破传统人工巡视受到地形环境影响的限制，提高线路巡检工作的效率和质量，降低巡检人员的工作强度。通信技术是实现无人机巡检的关键，必须根据实际情况，选择合适的通信技术，确保无人机系统通信质量。
关键词：输电线路；无人机巡检；实时通信技术
1输电线路巡检现状
全国220KV及以上电压等级输电线路年均增长率达到8％左右，而输电线路运维人员的年增长率不足3％，运维人员在数量上难以满足输电线路高速增长的需求。
输电线路大部分处在郊区、丘陵、山地等地带，人员、车辆难以到达杆塔下方，人工巡视距离远、工作量大、效率低、风险高，且巡视效果与巡视人员的工作经验密切相关，导致巡视周期和巡视质量无法得到保证。
（1）巡视时间对比。人工巡视时，作业人员步行距离约为档距的2～5倍，80％的巡视时间耗费在步行路途中。而无人机飞行速度是步行速度的10倍以上，可大幅节约巡视时间。
（2）巡视质量对比。人工巡视质量与巡视经验密切相关，巡视经验不足的人员难以发现和准确判断缺陷，也无从知晓其记录的缺陷是否正确和完备。而无人机巡视可在高空对金具等巡视重点部位进行高清拍照，后期通过查看图片可准确识别缺陷，避免了错判和遗漏。
（3）巡视频次对比。当需要排查压接管类型、防鸟刺缺失、绝缘子单双串及悬挂方式等台账信息时，人工巡视需通过反复巡视排查，而无人机巡视则只需查看重点部位的照片即可，避免了重复性现场巡视排查工作。
2无人机巡检技术
无人机巡检技术是将可见光红外热像仪、遥感设备、数码相机等设备搭载在无人机内部，实现对输电线路进行巡视检查的新型巡检技术。无人机巡检系统由无人机分系统、综合保障系统、任务搭载系统构成。无人机分系统由无人机驾驶航空器、地面站和通信系统构成，主要功能是向无人机发布遥控飞行任务，完成巡检工作要求；任务搭载系统是根据无人机巡检目的，对沿线的输电线路数据信息进行采集、记录和检测等功能，主要由光电吊舱、云台、地面控制装置等构成；综合保障系统相当于无人机系统的工作站，可以为无人机提供供电、动力设备以及车辆运输。
3无人机输电线路巡检通信的需求分析
（1）进行巡检信息对通信带宽需求的分析。高压输电线路无人机巡检信息主要从高清晰照相机中获得，无人机距输电线路大约50 m，1张照片覆盖16 m长的导线，为发现输电导线上的毛刺，解像度需要达到3 200万像素以上，照片文件压缩后可达8 Mbit，在无人机飞行速度30 km/h时，则2 s产生1张照片，对通信带宽的需求则达到32 Mbit/s。
（2）通信距离需求分析。对于无人机巡检而言，巡检信息实时回传的接入点可安装在耐张塔上，设备的安装包括：取电、破缆、架设、调试等内容，所以接入点不宜太稠密，过于稠密带来两方面的不利影响，首先接入点过多，设备投入成本过高；其次设备安装要中断电力供应，接入点越多停电时间越长；因此，以相隔20 km设置1个接入点为宜。
（3）无人机载荷能力有限，通信设备不宜过重，且耗电要省。目前在电力系统中载荷能力较大的无人机起飞重量是15 kg，除去其他载荷，留给通信载荷的重量应该不超过5 kg。
4输电线路无人机巡视检查常用实时通信技术
4.1光纤通信
光纤通信主要指利用光波作为传输载波（传输媒介为光纤），将信息从一处传输至另外一处的数据信息传输技术。光纤通信技术涉及了光收信机、光发信机、光缆（/光纤）、中继器、耦合剂、光缆连接器等模块。通过光纤通信技术可以在光发信机中，将需要传送的话音等信息转变为电信号，并通过放大器、判决器放大调制到光纤束上（激光器发出），在保证激光束光强度随电信号幅度/频率的波动而变化后，将电信号传输至光收信机，并在其中解调为原光信号，达到信号传递目的。光纤通信技术组网方式极其灵活，可以根据不同形式的组网要求，组成网状、树状、链状、单纤网、星形等多环向型拓扑网络结构，具有抗干扰性能强、信息实时传输频带宽、信号传输质量优异等特点。
4.2电力线通信
电力线通信技术简称为PLC，主要是利用10 kV中压电力线、35 kV及以上高压电力线、380/220 V低压配电线作为传输介质，进行输电线路无人机巡视检查数据信息传输的方式。首先，通过电力线加载载有信息的高频电流。其次，利用电缆线路，传输接收信息适配器，并将高频信息从电流中分离出来。最后，将分离的高频信息传输到计算机、电话中。电力线通信具有保密性能强、传输稳定性能好、通信容量大、不易受外界环境干扰等优良特点，但是因电力线通信技术成本较高，如果应用于输电线路无人机巡视检查中，需要铺设大量电缆，经济性能不佳。
4.3无线通信
无线通信主要是利用特定空间内电磁波信号自由传播的特性，将无线网络中的信息传输通道划分为若干个小规模传输信道，实现数据高频率快速转换、小规模管理控制的目的。无线通信技术包括卫星通信、微波通信2种类型，前者主要是将通信卫星作为中继站，实现地面2个或者多个移动体间的微波通信，具有传输质量好、覆盖范围广、网络无缝衔接、不受地理条件及其他因素（磁暴、核爆）约束、组网灵活、容量大的特点。但因在卫星通信网络中无线电波传输时，需要经过地球站→同步卫星→地球的流程，极易出现通信延迟及回声效应。后者为传输距离为几十千米的无线电波，因为频带宽、通信容量大，所以需要在信息交换关口设置中继站，通过中继站将数据信息加载至微波载体上，实现电波空间内的数据传输。以5G无人机对输电线路进行巡检为例，无人机除搭载外置摄像头（热成像摄像头、4/8K摄像头）外，还可连接、采集多种传感器的数据，全面感知周边环境，进行最优巡检路径规划，实现自主导航。同时利用5G网络高速率、大带宽（100 Mbps级）、大规模连接、低时延的优势，将巡检高清影像实时传输至数据处理中心，地面站工作人员可以在后台远距离实时监控高清摄像头的状态，实现输电线路故障巡检的远距离专家决策。
虽然无线通信技术具有不需要设置有线传输电缆、建设周期短、建设成本低、适应能力强的特点，但是其在输电线路无人机巡视检查中应用时，极易受到周边环境的影响。特别是在周边通信点存在障碍物时，极易导致通信质量受损或通信中断。除此之外，虽然无线通信技术理论通信距离在6 000.0 m以下，但是受天气因素、周围建筑物体影响，无法实现远距离信息实时传输。
5结语
综上所述，实时通信技术是实现输电线路无人机巡视检查的关键模块，也是飞行命令发布、飞行高度控制、飞行线路调整及采集摄录信息发送的依据，直接影响了无人机内部各系统间的通信效果及巡视检查任务的完成度。因此，技术人员可以根据输电线路无人机巡视检查的需要，选择无线通信或光线通信、电力线通信技术，在无人机与地面站间搭建信息交互桥梁，保证输电线路无人机巡视检查工作的效率。
参考文献
[1]田力.输电线路无人机巡检综合应用研究[J].通讯世界，2018，342（11）：221-222.
[2]黄顺，陈中意，毛益华，等.基于CC2500的输电线路无人机巡检抗干扰系统[J].数码世界，2019（3）：31.
[3]王刚，孟莹梅.多旋翼无人机在输电线路巡线中的应用[J].山东工业技术，2019，287（9）：179-180.