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无人机技术在配网巡检中的应用研究唐锦龙

发表时间：2021/6/28 来源：《基层建设》2021年第6期作者：唐锦龙

[导读] 摘要：随着社会经济的不断提升，无人机技术得到了高速发展，其远程遥控、续航时间以及飞行品质均得到了突破性的上升，并且在电力作业中的应用具有良好的发展前景。

        广东电网有限责任公司云浮郁南供电局广东云浮
        摘要：随着社会经济的不断提升，无人机技术得到了高速发展，其远程遥控、续航时间以及飞行品质均得到了突破性的上升，并且在电力作业中的应用具有良好的发展前景。配电网的规模和范围不断扩大，一定程度上增加了配电网线路和设备的巡视工作量，给运维管理人员增加了很大的难度。受到地形地貌的影响，人工巡检无法对所有线路进行巡视，所以导致部分线路巡检不到位现象。将无人机技术应用在配电巡检工作中，弥补了人工巡检不足，提高巡检工作效率。
        关键词：人机技术；配网巡检；人工巡检
        1、无人机巡检技术
        1.1无人机巡检系统构成
        无人机巡检系统包括无人机分系统、综合保障系统、任务搭载系统。其中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，向无人机发布遥控指令完成飞行任务；任务搭载系统主要完成信息采集、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；综合保障系统主要是无人机的工作站设备，包括供电设备、动力设备、储运车辆等。
        1.2无人机巡检技术的优点
        供电企业为了随时了解输电线路的运行情况以及线路周围的环境，需要定期对输电线路进行巡视。由于输电线路的运行环境比较复杂，一些条件复杂的高山、河流等区域，没有巡视道路，增加了人工巡视的难度，对这部分线路无法及时巡检。与传统的人工巡检相比，无人机巡检技术具有以下优点：第一，无人机可以垂直起飞和降落，不需要任何辅助设置，不需要铺设专门的跑到和机场，对其飞行的环境和降落的场地没有太多的要求，在野外可以随时起飞和降落，方便随时对线路进行巡视。第二，无人机飞行的精度比较高，可长时间在野外进行悬停、前飞、后飞、侧飞和盘旋。多旋翼无人机可以在平原、高山以及湖泊等地形地貌中飞行巡视，无人机可以通过变化方位对线路进行全方位、高精度的检查，从而提高了巡视的效率，弥补人工巡视无法对高山、湖泊等环境巡视的不足。第三，无人机具有智能化系统，可以根据巡视的要求提高或者降低飞行速度，还可以自动控制飞行的航线和速度，操作非常简单，具有很强的容错能力。该系统的稳定性好、运行环境十分灵活。第四，无人机光电吊舱具有一定的空间，还可以搭载红外热成像仪和紫外线成像仪等设备，红外线热成像仪通过检测输电线温度变化，判断输电线存在的问题，从而发现一些人工难以察觉的线路发热故障；紫外成像仪可以通过输电线电晕和表面局部放电情况判断电力设备存在的绝缘性能和线路故障，从而及时对电力设备进行检修，提高巡视的效果。将传统的可见光巡视结合红外热成像仪和紫外线成像仪，可以大大提高电网巡视的效果，及时发现配电网存在的故障问题，提高故障查找的准确性和及时性，从而第一时间对故障线路进行抢修。
        2、无人机技术在配网巡检中的应用
        2.1无人机技术应用在配电网日常巡视
        为了及时掌握配电网运行过程中输电线路状态，供电企业需要定期对输电线路的导地线、杆塔、线路走廊、附属设备等进行常规性检查。配电网日常巡视的主要内容包括：线路本体埋设的导地线、杆塔、金具、绝缘子等是否存在导地线外露、杆塔倾斜、金具破损、回填土沉降等问题；检查输电线路的防雷装置、标识牌、监测设备是否正常，有如出现变形、损坏等现象。将无人机巡检技术应用在输电线路日常巡视中，无人机可以按照事先编制好的杆塔坐标，自动飞行巡视，检查杆塔是否有倾斜、变形、金具脱落、损坏等现象；绝缘子是否有破损、污秽、闪落等现象；在输电线路规定范围内是否有房屋建筑或者超范围的植物。无人机通过飞行巡视，可以及时将巡检的监控画面同步传输到地面监控中心，地面监控站的工作人员根据巡检信息判断输电线路存在的问题，并制定相应的检修计划，防止故障进一步扩大。由于无人机吊舱可以搭载热成像仪和可见光设备，可以支持无人机在夜间进行巡视，大大提高巡视的效率。无人机每一次飞行时间可以达到1小时，每小时可以巡视30公里，同时出动4架无人机相当于30名线路巡视员的一天的工作总量。

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南方电网在2013年开始在全网推广输电线路巡检作业，预计2020年实现“机巡为主，人巡为辅”的智能化、可视化巡检作业模式，降低巡检成本20%以上。
        2.2无人机技术应用配电网线路架设
        由于输电线施工范围广、线路走廊长、施工环境复杂，线路可能经过高山、河流等地，给施工增加了一定的难度。线路施工过程中，还可能对当地环境造成一定的影响，施工结束以后，施工方需要复原当地植被。将无人机展放引绳架设线路。按照施工方案，设置无人机的飞行线路，无人机沿着线路在空中飞行，并展放一根轻质引绳飞过基塔，然后将轻质引绳不断牵引，直到牵通一根三级引绳，开始架设导线。通过这种展放引绳的方式，极大地解决了人工牵引的难度，提高了展放效率，避免在施工过程中必须砍伐当地树木，有利于保护当地生态环境。将无人机应用在日常巡检中，有利于供电企业针对性的制定维护措施，定期对线路通道内的树木、违章建筑进行排查、清理，确保输电通道的畅通，提高输电线路运维管理水平，确保输电线路运行安全性和可靠性。根据相关数据显示，无人机技术应用在配网巡检过程中，发现杆塔瓶口及以上位置、发现人工难以发现的缺陷占了78.5%，主要以杆塔金具为主，极大地降低了巡检的劳动强度。
        2.3无人机技术应用在配电灾后隐患排查
        由于配电网运行环境比较复杂，在运行过程中受到风雪、雷电、地震等自然灾害的影响，导致电力设备出现老化、松动、开裂、变形等问题，严重造成线路起火，造成大面积的停电。自然灾害发生以后，依靠传统的人力巡检排查具有一定的难度，将无人机巡检技术应用在灾后隐患排查中，可以快速找出线路的隐患、故障，便于及时对线路进行维修。2014年9月台风海鸥登录广东沿海区域，气象灾害给电力设备带来严重损害。为了及时了解线路运行情况，广东电网采用自主研发的大型无人机巡检系统，该无人机可以持续飞行20公里，台风过后，对灾区3条线路进行应急巡检作业，一共应急巡检线路206千米，初步完成了灾情评估，为广东电网灾后线路重建和检修提供了有力的支持。
        3、无人机技术应用在配电网巡检中的前景
        目前电网巡检中无人机作业的比例还非常低，不足三分之一。因此，未来需要在全国电网中大力推广无人机巡检技术，实现配电网线路100%实现无人机巡视。无人机是近年来发展起来的一项新技术，相关技术并不完善，比如无人机的飞行续航能力有限，目前只能持续一小时，因此还需要加强对无人机技术的研究，将人工智能技术、传感技术、遥感技术等融合在一起，让无人机具备智能控制、适应环境、协调指挥、智能分析等能力，让无人机和人工智能共同发展，提高无人机的智能化水平。其次，加强巡检人员的培训，制定电网无人机培训制度，为无人机巡检作业合法化。同时各大电网公司根据电网巡检需求，加强巡检作业人员的无人机岗位技能培训，提高巡检人员的综合技术。目前广东电网3500台无人机，无人机逐渐成为配网巡检的主力军，随着无人机技术的成熟，无人机将广泛应用在电网巡检中。
        结语
        随着时代的进步和发展，电力线路的建设数量逐步增加，这对于实际的线路运维工作带来巨大挑战。无人机巡检技术具有自动化、不受地形地貌等条件限制、安全性能高、巡视更全面等优势，不仅可以降低供电企业的成本预算和巡检过程中的故障率，而且提高了配电网巡视工作效率。对此，相关技术人员和运维人员应该引起重视。
        参考文献：
        [1]张磊.无人机红外影像技术在配电网巡检中的应用研究[J].中国高新技术企业,2017,(1):47-48.
        [2]吴立远,毕建刚,常文治,等.配网架空输电线路无人机综合巡检技术[J].中国电力,2018,(1):97-101.
        [3]中国电力科学研究院,国家电网公司,国网浙江省电力公司.一种配网巡检无人机整体结构及其无人机:中国,CN201610972395.0[P].2017-02-22.