张致壮
国网山东省电力公司济南市章丘区供电公司， 山东济南 250200
摘要：随着电力系统改革的深化，电力行业快速发展，电网规模也越来越大，但这也给电力巡检任务带来了一定困难，亦提出了更高的要求。在传统的人工巡检无法应对当下巡检任务的背景下，无人机凭借其较高的灵活度与工作效率，为电力巡检带来了更自动化、智能化的解决方案。现提出一套无人机电力巡检系统，实现了无人机自动化巡线，通过多路运营商无线网卡高速、稳定地回传图像与视频，地面服务器端通过测温校准及分析进行故障检测，并将接收到的数据进行智能归档，保证了无人机电力巡检的准确性和稳定性。
关键词：无人机；输电线路；巡检系统；无线通信；故障检测
引言
电力线路的安全巡检工作对于电网的安全稳定运行有着极为重要的作用，随着无人机技术的成熟化，电网安全工作人员开始把越来越多的无人机应用于电力线路巡检工作。将无人机技术运用到电力线路巡检工作中，以其便利性与灵活性，能为电网系统节省大批的人力资源，促进电力系统安全运行的可持续发展。本文就无人机技术应用于电力线路巡检工作的意义、无人机电力线路安全巡检系统具体内容、无人机电力线路安全巡检系统的关键技术展开论述与探讨。
1无人机技术与电力巡检概述
1.1发展背景
从2016年到2020年，中国的基础电网建设发展迅速。到2021年年底，中国输电线路总长度将超过160万公里。根据相关专家的估计，该数据将继续增长。在这种情况下，对电网线路的检查不可避免地变得烦琐。而如今，现有的检查方法已经有些不合适，因此必须使用无人机进行电气检查。从目前的角度来看，中国的一些省份已经开始运用无人机检测系统，其硬件设备和支持系统也在不断完善，并且专注于无人机检测的新模型正在逐步形成。由于发展周期短，加上其他原因，无人机功率检查组仍然面临人力和设备短缺的问题，总体应用效果受到限制，难以真正提供功率检查支持服务。进入21世纪，知识经济开始兴起，信息技术革命越来越受到关注，智能化和集成化技术变革已经到来，无人机技术最具代表性。新技术的出现，极大地改变了许多行业的生产方法。无人机、电力巡检以及信息管理技术的结合，可以从根本上促进电力行业检查工作的进步与发展，信息技术的添加与集成提供了极大的技术支持。机械检查功能将更加强大，使其成为电力巡检当中必不可少的部分。
1.2构成
（1）无人机。为了符合工业控制相关要求，无人机要求拥有的特点主要包含：首先，无人机需要保持飞行过程的稳定性，就要适应各种类型的工况，因此它的外形设计应具有科学性；其次，它的载荷能力要有所保障，这样才可以搭载采集系统以及其他的一些任务设备；再次，能够完成一些特定任务，类似于电力巡检、清障以及架线任务等；最后，需要拥有远程无线图传等功能。（2）控制站（GCS）。这属于无人机系统里面不可或缺的部分，它能给操控人员提供人机接口以及适合的工作环境等。通常情况下，它负责的工作是航线规划、起飞与降落、任务执行与管理、信息采集以及紧急情况处理等。（3）通信系统。这在无人机以及控制站之间起到重要的连接作用，能够让无人机同控制站完成各类信息与图像的有效传输。（4）设备保障系统。它一般是给无人机的正常工作带来有效的技术支持，为无人机执行任务提供重要的安全保障，使无人机在进行野外作业的时候，能够在电力、油类等相关方面需求上得到满足，从而最终实现转场作业。
2无人机电力线路安全巡检系统的关键技术
2.1无人机飞行姿态控制技术
无人机电力线路巡检工作一般应用于户外，受天气、地理环境的影响，其中强风、强雨、雷电等天气对其影响尤其大，因此如何控制无人机的飞行姿态，使之在电力线路巡检工作中能够有效避免这些危险因素，是目前的无人机研究者需要重点思索的问题。且目前关于无人机飞行姿态控制技术已经取得了初步的突破，并在不断的发展中，比如LQG无人机控制技术可以实现无人机俯仰、翻转等动作控制，PID无人机控制器可以有效地改变无人机的航道，这些技术都可以应用在无人机的风险规避方面。无人机飞行姿态控制技术还处于发展阶段，需要无人机研发者根据电力线路巡检工作进行不断改进与完善。
2.2通信与数据传输模块
在执行输电线路巡检任务的过程中，无人机需要与地面服务器保持实时连接，一方面，地面服务器要获取无人机的实时状态信息，并发送相应的控制信号指挥无人机进行下一步动作；另一方面，无人机拍摄、采集到的图像和视频等数据需要回传给地面服务器进行直播、保存和分析等。
2.3测温分析与故障检测模块
输电线路中的故障往往伴随着异常高温，尤其是线夹、绝缘子上的挂环和防振锤等金具，通过对这些异常高温的检测可以发现输电线路中的安全隐患或者存在的缺陷等。一般的红外成像设备采用辐射测温法计算物体温度，通过接收到的目标辐射的红外能量值计算目标的温度。但红外成像设备一般使用黑体辐射源（发射率近似为1，发射率为物体表面单位面积上辐射出的辐通量与同温度下黑体辐射出的辐通量的比值）分度，实际上目标的发射率通常小于1，导致所生成的热度图像中测量温度值偏离目标的表面实际温度。
2.4电力线路故障探测技术
电力线路故障探测技术是无人机电力线路巡检工作的核心内容，如果无法对故障进行有效的探测，无人机电力线路巡检工作将没有任何意义。以下可以从几个方面来进行阐述电力线路故障探测技术在无人机电力线路巡检工作中的应用：（1）视觉探测技术将视觉探测技术应用于无人机电力线路巡检工作中，主要是通过无人机搭载高清摄像机的方式来完成。通过无人机的电力线路巡检工作，高清摄像机完成对巡检过程中的电力线路拍摄，并且实时将照片或者视频传输给地面信息获取系统，进而传输给相关工作人员。视觉探测技术对于电力线路中的显性故障即线路断裂、电线杆倾斜等肉眼可见的故障能够及时发现，视觉探测技术应用在无人机电力线路巡检工作中程度的高低，与高清摄像机所拍摄的图片或者视频有着最直接的关系。（2）红外线与紫外线探测技术红外热成像仪能够提取自身温度超过周边温度的异常升温点，利用红外热成像仪能够对电力线路中线夹、绝缘子等的异常发热现象进行及时发现；紫外热成像仪能够接收设备放电中产生的紫外光讯号，利用紫外热成像仪的这种作用，可以检查出电力线路中的漏电情况，进而提升电力线路的安全运行。但是需要注意的是，因为太阳光或者其他人造光源中也含有紫外光讯号，会对紫外热成像技术应用在电力线路巡检工作中产生一定的影响，相关人员在进行数据分析时，需将这部分因素考虑在内。
结语
总体上看，无人机技术在电力巡检中的应用研究，为电力巡检的信息管理、实时信息的收集和传输、检查结果的智能管理以及任务评估方面提供了新的解决方案，带来了有效的技术支持。通过在电力巡检工作中连续运行无人机巡检系统，并将北斗导航系统应用于无人机巡检系统，使得无人机线路巡检成为一种更安全、更高效的巡检工作方法。实现电力巡检自动化和信息管理，加快电网智能巡检的速度。
参考文献：
[1]彭向阳，刘正军，麦晓明，等.无人机电力线路安全巡检系统及关键技术（J）.遥感信息，2017，30（1）：51-57.
[2]宁柏锋.无人机电力线路安全巡检的关键技术分析（J）.计算机产品与流通，2018（4）：161.