锡林郭勒电业局输电管理处 内蒙古锡林郭勒盟 026000
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；高空巡检新技术；安全保障；巡检装置
引言
随着无人机技术的快速发展，给电力巡检带来了新的途径，无人机在输电线路的效果十分显著，目前已经在电网广泛应用并取得了良好的效果。但是，由于飞行操作人员培训要求高、周期长，制约了无人机巡视作业的推广。采用人工操作无人机进行巡检导致巡检照片数据标准不统一、数据质量参差不齐，巡检效率低下等问题。现有无人机巡检技术路径在巡检杆塔隐患点上存在一些“盲点”，不利于最终实现无人巡检的长期战略目标。因此，采用智能化巡检技术改进现有无人机巡检的作业模式，能够大幅提高作业效率。
1输电线路安全巡检装置主要优势
真正有效地解决了因杆塔形式和空间距离的限制无法补装开口销的难题，经多次地面试验和在杆塔上的实际应用结果表明：①适用于110kV、220kV输电线路在带电情况下的补装开口销作业，工作人员不需要进入强电场区域，提高了操作的安全性。②不仅结构简单、操作方便，整个作业过程省时省力，还能显著提高输电线路的检修效率。③制造成本低、应用范围广，具有广阔的推广前景，能够带来极大的经济效益和社会效益。④保护性强，使工作人员时刻处于一个安全的工作环境，有效避免了人员伤亡。
2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。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。
3输电线路安全巡检存在的问题
输电线路巡检工作对工人来说是一种极其危险和艰辛的工作，然而，为满足日益增长的社会电力需求，各种电力系统工程规模不断扩大，电缆长度随之增加。传统的线路排布方式落后，输电线已经使用了很长时间，对检修的需求频率要求较高。对于某些经过修理后仍存在一定问题的线路，其仍需要进行再次维修，但仍然应用传统的检修方式并不能满足线路的检修需求，无法提高输电线路的整体检修质量，造成整个电力线路的维护成本提升。
在作业人员进行输电线路高空巡视的过程中，存在很多安全隐患
4输电线路高空巡检中高效检修工具设计
4.1边缘计算设备
边缘计算设备采集不同航点的视频采集单元的信息，对视频流进行简单过滤，然后基于神经网络对每一帧图片进行检测。机载计算机采集边缘计算设备检测结果，根据检测结果对无人机及视频采集单元进行控制，拍摄不同航点的检测物，记录该航点的GPS信息、时间、拍照次数、调整次数、稳定度以及清晰度，最终得到能够在相同环境下精准拍摄目标检测物体的精准航线。无人机起飞后，围绕杆塔范围3m~10m距离飞行，利用GPS进行精确定位；悬停时无人机在10cm~50cm范围内摇摆。
4.2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。
4.3无人机巢-巢巡检技术的实践应用
巢-巢巡检技术模式中存在诸多创新技术要点，下文将展开逐一阐述。①建立无人机平台，该平台被称之为无人机后台，它能够全方位长时间远程监控无人机值守机场，即监控“机巢”，而同时它也能同步监控中央控制系统与无人机本体。②建立了机巢配备充电桩，该充电桩可与气象站、数据传输模块等等之间形成联动，保证自动充电、气象监控功能实施到位。同时它也建立了安全防护与状态监控系统，可保证机巢与后台控制中心随时通信，建立数据自动传输功能体系。③建立了中央控制系统，该系统是发射远程指令的关键系统。系统可控制无人机实现自动开机、起飞、遵循已制定好航线完成自主飞行拍照，巡线完毕后自动精准降落。当然，系统还可帮助无人机充电，控制云端数据智能化分析与处理过程，最终处理过成果会自动上传到后台管控中心平台上。④为无人机建立了保姆式的管理平台，合理监控每次无人机的充能充电过程，它为无人机内置了微型PC系统以及5G通信模块，可构建5G远程控制体系，确保无人机在传输数据过程中也能实现自动充能，随时准备投入到架空输电线路巡线工作中。
结束语
文章围绕输电线路高空巡检中的高效检修工具开展研究与开发工作，主要介绍了几种应用性能较好的检修装置，例如，输电线路带电补装开口销工具，可以有效提高输电线路高空检修的安全性和效率，检修人员不需要进入强电场区域；新型导线异物清除装置，不仅越障能力强，还可通过摄像头拍摄和判断是否有异物存在，利用携带的装置进行异物清除，实现自动化处置；导线滑车装置便于安装间隔棒，节省作业时间。以上检修工具的研发和应用提高了输电线路高空巡检效率，降低了作业强度，保证了作业质量和作业人员安全，有广泛的实际应用价值。
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