苗 伟
国网山东省电力公司费县供电公司 山东省临沂市 273400
摘要：我国幅员辽阔，为保证全国各地的可靠供电，需建设较多的高压输电线路。而线路巡检是保证高压输电线路正常运行的重要手段，对我国电力的可持续供应和经济的安全、快速发展具有重要意义。最近十几年，随着国家经济的高速发展，架设的高压输电线路越来越多。在这种背景下，如果采用传统的人工巡检模式巡检数量如此之多的高压输电线路，将会不可避免地存在着作业强度大、巡检周期长、部分线路检修危险等问题。近年来，国家电网公司积极引进无人机智能巡检技术，提升高压输电线路巡检工作的自动化程度，改进巡检工作模式，以期实现高压输电线路的精确、高效、经济巡检。
关键词：输电线路；无人机；智能巡检；技术
1输电线路无人机智能巡检现状
无人机智能巡检技术是一种由飞手远程操控无人机，通过机载传感设备对架空高压输电线路进行巡查和检修的技术。根据无人机机体结构的不同，可将无人机分为无人直升机、多旋翼无人机、固定翼无人机和复合翼无人机。其中，无人直升机体积较大，控制难度和使用成本较高，已很少应用于输电线路巡检中;多旋翼无人机小巧灵活，可垂直起降、精准悬停，但它可承受的负载较小，机动性和飞行高度较低，且续航时间较短;固定翼无人机巡航速度较快，且续航时间长，但需要跑道起降，也无法悬停;结合了多旋翼和固定翼的复合翼无人机兼具多旋翼和固定翼无人机的优势，但其成本较高，尚未在高压输电线路巡检中使用。
在输电线路无人机巡检中，无人机是承载监测输电线路运行状态遥感设备的平台。常用的遥感检测手段包括可见光成像、紫外成像、红外热成像、激光雷达电能等。其中，可见光遥感检测利用相机等可见光采集设备，检查肉见可见的输电线路及其附属电力设备的特性和性质变化，已被广泛应用输电线路无人机巡检工作中;紫外遥感检测主要利用紫外遥感设备，检测输电线路和电力设备是否发生电晕放电或局部闪络的现象。由于成本较高，紫外遥感检测尚未在输电线路无人机巡检中被广泛使用;红外遥感检测主要利用红外热像仪等设备，检测运行中的电力设备是否出现过热缺陷的现象;激光雷达检测主要用于输电线路的地理信息测绘和定位导航中。
无人机在巡检输电线路的过程中，会拍摄大量的输电线路和附属电力设备的图片数据。由于这些图片的智能处理还处于研究阶段，后期还是需要人工处理。此外，现有输电线路巡检无人机还不能做到完全自主巡检，巡检质量严重依赖的无人机巡检人员专业水平。
2输电线路无人机智能巡检存在的关键问题
2.1杆塔本体的精细化巡检
通过无人机搭载高清摄像头，对杆塔绝缘子串、连接金具、保护金具等重要部件进行拍照，以第一视角完成对杆塔本体的精细化巡检。杆塔精细化巡检主要包括人工纯手动飞巡和无人机自主巡检两种方式。人工纯手动飞巡效率比较低，具有一定安全风险，且对无人机巡检作业人员(以下简称飞手)的飞行技能要求比较高，很难做到图像拍摄的标准化、统一化。因此，纯手动飞巡目前正逐渐被自主巡检所替代。
2.2线路通道巡视
输电线路有一定的巡视周期，通常为2月一周期，特殊情况下缩短或延长。利用无人机沿线路方向顶点飞行并自动拍照，可便捷开展通道巡视。
无人机通道巡视具有以下优点:
(1)避免人员疲劳、伤亡，安全性高。相对人工巡视而言，无人机节省了大量体力劳动，对跨越高山、河流等区域具有显著优势。
(2)不受地理条件的限制。只需选好起飞点，无人机即可按照制定的路径、策略飞行，即使遇到地震，洪涝等自然灾害，依然能够对受灾区域的电力线路进行巡检。
(3)巡视速度快，效率高。
通常无人机通道巡视时以8～10m/s速度飞行，每小时可达几十公里。短线路1～2个飞行架次即可完成巡视工作，节省人员翻山涉水等大量时间。
(4)巡视范围广、直观。无人机高空沿线路路径巡视，云台视野范围广，通道保护区内影响电网安全的隐患能够直观展示，如钓鱼、山体塌方、大型机械施工、新建房屋或桥梁等。
值得注意的是，无人机通道巡视仍然具有一定的短板，尤其是位于树林的杆塔，其基础或拉线被遮挡，因此此类巡视工作仍需要人工完成。
2.3无人机续航
无人机续航能力不足是输电线路无人机智能巡检技术中存在的另一关键问题，已严重制约了输电线路巡检的效率。目前，无人机续航时间通常为30min左右。为解决无人机的续航问题，部分地区已开始采用了设置无人机机巢的方法。无人机机巢主要有巡检车改装而成的移动式机巢和固定于杆塔顶部的固定式机巢。其中，移动式机巢可在一定程度上提高无人机巡检的续航时间，但并不适应无人机自主巡航的发展趋势，并且人工、维护等成本较高;而固定式机巢仅需少量的人工干预，更加契合无人机自主巡检的要求，因而具有较好的应用前景。然而，如何将固定式机巢完备地融合于输电线路无人机智能巡检技术中，还有诸多技术难点需要攻克。
此外，对无人机进行动态充能是一种更加理想的解决方案。通常这种方式，可直接提高无人机的续航能力，但也存在着一些需要解决的关键技术问题。例如，供能端如何获取能量问题、供能的稳定性如何保证问题、供能存在的其他风险如何避免问题等。利用输电线路电磁场为无人机动态充能也是一种潜在方案，但目前还处于探索阶段。
2.4输电线路应急抢险
采用无人机新技术，能够及时深入一线灾害现场，为快速抢险提供第一手资料，提高线路应急抢险的效率。如某供电公司110kV线路杆塔所在区域发生山体滑坡，人员无法到达现场，使用无人机现场飞巡及时发现了杆塔基础边缘5m处，有一条长几十米、深6～7m左右的壕沟。这为抢险方案的制定提供了有力的数据支撑。此外，采用无人机搭载照明等装置可为线路抢修提供应急照明。如无人机对220kV某线夜间更换架空地线进行持续3h的抢修照明，有效地保证了施工的安全进行。随着无人机技术的不断发展与日趋成熟，其应用将越来越广泛，无人机智能巡检模式将逐步取代传统的人工运检模式。
2.5无人机巡检方法和规程
当前，输电线路无人机巡检作业仍处于试验阶段，相关方法和技术并不成熟，整个巡检作业流程尚未形成统一的行业规范。根据传统的巡检方法和现有的巡检经验，可将输电线路无人机巡检作业按照巡检内容主要分为线路本体、附属设施、通道及电力保护区三大部分。在无人机巡检作业中，涉及人员配备、作业前准备、无人机准备、巡线工作、图像视频传输、图像处理等多个步骤。提出一种标准、规范的输电线路无人机智能巡检方法和规程是应用输电线路无人机智能巡检技术的关键一步，其相关研究可与上述其他三个关键问题的研究同步进行。
结论
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。
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