周向斌
海南电网有限责任公司输变电检修分公司 海南海口 570105
摘要：随着电网规模持续稳定增大，对电网的供电可靠性提出了更高的要求。输电运检人员结构性缺员严重，并且以人工巡检为主的模式巡视的质量和效率都不高，山区等特殊区段和恶劣气象条件下巡视困难，难以满足线路高可靠性运行的要求。近因此，在输电线路运维管理中应用无人机巡检技术。本文针对无人机在输电线路巡检中的应用进行研究，这对于提升无人机巡检智能化水平具有重要意义。
关键词：无人机 输电线路 巡线技术
1无人机输电线路基础巡线技术
在近些年，检测领域逐渐对无人机技术加以应用，这使得监测遥感图像更容易被获得，同时促进了检测技术快速发展。当前在输电线路巡检过程中，最常用到的基础技术包括：
1.1 多角度多光谱成像
AMTIS（机载多角度多光谱成像系统）的硬件功能可以有效得到自可见光至热红外共3个波段的9个角度相应图像，其属于当今唯一能够得到多角度热红外图像的主要设施。经由拼接和采集图像，对线路走廊三维地形、线路和物体距离图、线下横纵剖面图以及正射影像图等进行查看，从而定位地理，对走廊实际状况加以监视，并且精准定位危险点以及各距离的量测。
1.2 激光振动
通过观察振动频谱，正常情况的中心频率和已开裂绝缘子是不同的。例如借助抛物型的反射镜把超声发生器发出的超声波对准所检测的绝缘子，引发微小的振动，随后利用激光在此对准所检测的绝缘子，继而按照反射信号频谱对绝缘子是否开裂加以判定。
1.3 电子光学
因为在架空输电线路的相应绝缘子串当中，所有的绝缘子电压并没有均匀分布，其中与道线距离最接近的绝缘子拥有最大电压。在零值绝缘子出现的时候，其将会沿着绝缘子串对应电压重新进行分布，而此时与导线距离最近的绝缘子相应电压会提升，从而使表面局部放电整体强度有所增加。此时结合其放电生成的光辐射自身强度，便能够得到绝缘子串自身的绝缘性能。
1.4 红外热像仪
一旦线路接头出现故障，便会增加接触电阻，而在流过负荷电流的时候，将会使局部温度上升，出现过热的问题。此外，在绝缘子串一旦有低零值绝缘子出现，加之电压运行，同样会引发过热问题。上述故障点因为局部发生过热问题，将辐射出强于周边设备的对应红外图像，便可判断出故障点。
2 无人机在输电线路巡检中的作业流程
2.1 资料收集
巡检作业前，应收集所需巡检线路的设备信息、运行信息以及地理环境、气象等相关资料，便于及时掌握线路设备状态和通道状态。作业人员通过基础资料（杆塔明细表或者线路专档）查看所巡检线路设备信息。作业人员查看巡检线路区段的地理位置和周边环境，通过地理信息系统定位巡检线路区段，通过地图查看具体所处位置和杆塔周围的环境和巡检线路区段所属区域的气象信息。
2.2 现场踏勘
根据资料查询结果，对于沿线输电线路密集、交跨物多或者地形复杂的巡检线路区段，应开展现场勘察，勘察内容主要有：（1）起降点选择。起降点四周应空旷，航线范围内无超高物体（建筑物、高山等）；小型无人直升机的起降点面积要求：至少2 m×2 m左右的平整地面。（2）现场测量交跨距离。利用激光测距仪测量上跨或下穿的电力线路、通信线、树木等跨越物与被巡检线路的距离。（3）填写现场勘察记录。根据现场勘查情况填写勘查记录，绘制现场草图，包括交跨位置、地形环境等。
2.3 巡检工作票
为保证无人机巡检的安全可靠，南网公司规定在开展无人巡检作业时要做好相应的记录，包括：巡检工作票、现场勘察记录单和无人机使用记录单。工作票主要用来确定工作负责人、工作人员、巡检范围和内容、工作要求、工作措施、工作时间等。
2.4 空域审批
从事通用航空飞行活动的单位和个人，应当按照国家有关规定向飞行管制部门申请使用机场的空域、航路和航路，经批准后方可实施。各战区空军参谋部管制室办理审批手续；主要申请内容包括：（1）巡检航线示意图；（2）公司营业执照；（3）飞机机型信息表；（4）飞行人员执照任务委托书；（5）任务申请书；（6）无人机飞行安全措施、紧急情况预案。
2.5巡检任务执行
（1） 精细化巡检。利用多旋翼无人机对输电线路杆塔、通道及其附属设施进行全方位、高效率的巡视，可以发现螺栓、销钉等这些无法通过人工地面巡视发现的缺陷的巡视作业。巡检主要对输电线路杆塔、导地线、绝缘子串、金具、通道环境、基础、接地装置、附属设施等8大单元进行检查。巡检时根据线路运行和检查要求，有选择地配备相应的检查设备，进行可见光检查和红外检查项目。可见光巡检主要检查内容：导、地线（光缆）、绝缘子、金具、杆塔、基础、附属设施、通道走廊等外部可见异常情况和缺陷。红外巡检主要检查内容：导线接续管、耐张管、跳线线夹及绝缘子等相关发热异常情况。
（2） 通道巡检。对线路通道、周边环境、沿线交跨、施工作业等进行检查，以便及时发现和掌握线路通道环境的动态变化。线路通道环境巡视对象包括：建（构）筑物、树木（竹林）、施工作业、火灾、交叉跨越、防洪、排水、基础保护设施、道路桥梁、污染源、自然灾害等。
（3） 巡检数据分析。巡检数据分析的目的是利用无人机采集的图像和视频数据，及时发现并消除设备缺陷。1）线路设备本体缺陷：组成线路本体的构件、附件、零部件，包括基础、杆塔、导地线、绝缘子、金具、接地装置等本身的缺陷。2）附属设施缺陷：指附加在线路本体上的各类标志牌、警告牌及各种技术监测设备、避雷器等出现的缺陷。3）外部缺陷（隐患）：指外部环境变化对线路安全运行已构成某种潜在性威胁的情况（如在保护区内新建房屋、植树竹、堆物、取土、线下施工车辆作业等对线路造成的影响）。4）线路通道内导线对建筑物、树竹等交叉跨越距离不满足。线路保护区内有矿区，修建交通设施、建筑物等有高大施工机具和焚烧现象。5）无人机具有航速高、覆盖范围大、续航时间长等特点，适合应用于灾后线路走廊的大范围普查。通过利用固定翼无人机进行灾后勘查，可在短时间内整体掌握线路的整体损失情况，为应急决策提供初步依据。
3无人机巡检深化应用
无人机除用于日常巡检外，还可以应用在故障巡检、特殊巡检、检测及辅助检修作业、线路勘察验收等方面。
3.1 故障巡检
线路故障跳闸时，一些故障点在高处，地面巡查角度有限，常有杆塔、金具等遮挡，登杆检查也难快速精准找到故障点。利用无人机多角度重点检查导线、绝缘子、金具等本体设施和通道状况，能更快找到故障点，既可提高效率，也可提高安全性，减少触电及高空坠落风险。
3.2 特殊巡检
针对复杂地形及规模林区，特别是树竹快速增长区域，开展无人机可见光通道检测和激光雷达扫描，提升通道管理和特殊点距离管控的精细化水平。利用无人机进行线路缺陷隐患排查，加强无人机对重点防汛、滑坡区段的巡视力度，提高应急响应能力。特殊地形、区段和恶劣气象条件下灾后评估，可开展无人机巡检，快速获取灾害情况，及时为后续抗灾救灾提供重要基础信息。
3.3 线路勘察验收
无人机搭载激光雷达、可见光、红外等设备，获取线路本体和通道点云和影像，可以复现线路本体及通道地形地貌、地物信息，实现三维可视化管理。
4 结语
输电线路运行状况是否稳定直接影响着电网安全高效运行，然而，输电线路通道大多处于茂密山林区、繁华城镇区，多跨越高速公路、高速铁路和重要通道，仅凭人工的方式进行巡检工作难度大、效率低且风险高。因此，研究在输电线路运维管理中应用无人机巡检技术，对于及时掌握输电线路运行状况、提高运维效率、降低安全风险等具有重要意义。
参考文献：
[1]李建峰，段宇涵，王仓继，等．无人机在输电线路巡检中的应用[J]．电网与清洁能源，2017,33(8):62-65+70．
[2]兰昊，米珂，程帅，等．无人机用于输电线路巡检的作业流程及应用[J]．能源研究与信息，2019,35(4):241-246．