无人机在输电线路巡检工作中的应用

无人机在输电线路巡检工作中的应用

孙健钊焦科达

（山东网源电力工程有限公司山东济南250118）

摘要：作为电网系统中不能缺少的一部分，输电线路的巡检质量直接和电力系统的整体质量密切相关。输电线路在正常的运行中会受到自然环境和人为环境的影响，由此导致输电线路受到损害，影响整个电力系统的稳定运行。为此，需要有关人员应用无人机及时找出输电线路故障点，做好故障抢修工作。

关键词：无人机；输电线路；线路巡检

引言：

在全面深化改革的今天，为了满足社会日益增加的电力需求，输电线路的规模不断增加，结构也越发繁杂，这大大增加了输定线路架设以及巡检的难度。此时如果继续采用人工作业方式，不仅会增加输电线路建设和维护成本，同时效率也比较低下，经济价值不足。而如果可以合理借助无人机，则可以在高效完成输电线路架设以及巡检等作业的基础上，增加电力企业经济效益。

1无人机的主要特点

无人机系统属于新兴的综合运用技术，其中包含了遥测、遥控、遥感和飞行以及计算机运用技术等。其主要的特点有：高精度，在民用领域内，无人机是低空飞行器，飞行的高度通常在50~1000m，航空摄影内也属于近景测量，精度为亚米级，范围是0.1~0.5m。成本低和实时性，无人机的飞行受到空中的管制以及天气的影响是比较小的，携带着的飞行及摄影设备的价格通常都比较低，可以对运行成本实现有效降低。灵活且安全，无人机对于其将场地并无特定的要求，并且运行的准备时间较短，操作人员只需要接受简单的培训就可以上手，在天气较为恶劣时同样可以获的影响信息，并且即便是系统设备发生了故障也能够避免对妊娠造成伤害。拍摄的多角度及高度的分辨率，无人机能够携带精度较高的数码成像设备，并且实时获取地面的影响，同时借助卫星及地面的通信站点来传输；此外其具有高度的灵活性，可以实行垂直或是倾斜摄影，能够在竖直拍摄下得到平面摄影，对地上建筑物比较复杂的区域能够实现低空的多角度摄影，获得建筑物多面的高度分辨率纹理影响，实现了卫星遥感和普通摄影地面的影响中遭遇高层建筑遮挡的难题。无人机的局部摄影优势和卫星遥感及航空摄影实现了互补。

2输电线路巡检现状

从目前电力行业的发展情况分析，输电线路巡检包括正常巡视、故障巡视和特殊巡视三种方式，并且在技术发展带动下开始向着状态巡视、超前巡视等方面发展和演变。但是，受技术条件等的限制，输电线路巡检都采用人工地面巡视的模式，只有在遇到一些特殊情况时才会登上杆塔进行检查，存在诸多局限性，无法满足现阶段输电线路快速发展的需要。电力技术人员难以及时准确地了解线路的运行状况，而且缺乏巡视重点，没有考虑各方面因素的影响，造成了资源的大量浪费，也无法保证线路运行的稳定性和安全性。在这种情况下，开发新的更加高效快捷的输电线路巡检技术，就成了电力技术人员普遍关注的问题，无人机巡检技术也因此得以产生和发展，并迅速成为电力企业重点关注的课题。

3无人机的研究设计分析

3.1技术方面

在一般情况下，四旋翼的无人机和遥控操作的直升机是作用在输电线路的巡检工作的，其中四旋翼的无人机由地面站和无人机两个部门共同组成，四旋翼无人机应用四个旋翼对称分布形成一种气动化的布局，具备良好的悬停和升降能力，能够携带一些无线微型高分辨率的图像采集设备和无线图像的传输设备，能够对输电线路指定目标进行清晰化的采集和处理，同时还能保证远距离传输工作的实现。遥控直升机主要是由地面摄像监视和操作系统、影像收集系统和减震悬挂装置等共同组成，能够对输电线路指定的目标视频图像信息进行采集，并借助无线图像将收集到的信息传输到后台进行管理，帮助操作人员及时发现输电路的故障问题。

3.2自身系统构成方面

无人机巡检系统是一个复杂的一体化系统，主要包含了电子通信、跨航空、地理信息导航定位、图像识别等多个学科的技术。无人机的巡检系统一般由六个部分组成，包括飞行平台、地面监控系统、信息传输系统、飞行控制系统等。飞行平台主要包括机体、动力系统、电力系统、云台和能够保障飞行平台正常工作的设备。飞行控制系统主要包括全球定位系统接收机、惯性导航系统、气压传感器等。地面检测系统主要包括为图像监视系统和飞行数据监控系、检测系统也被人们称作是任务设别，主要用来传输和接受输电线路的巡检资料。旋翼的无人机由遥控直升机本身、减震悬挂装置、影像采集、无线传输设备和地面影像监视和操作系统共同组成。遥控操作的直升机主要包含遥控操作直升机站和遥控操作地面站。

3.3无人机在输电线路测距中的应用

从理论上来讲，传统测距技术具有测距范围小、精度低，且无法适应特殊环境等缺陷。而无人机测距技术的诞生则有效地弥补了传统测距技术的这些缺陷和不足，可以借助在其上部搭设超声波测距等设备来对输电线路进行测量，这样可以大大提升输定线路测距的精确度和效率。比如，2015年，我国冀北电力借助无人机测距技术来测量输电线路走廊下方树障的时候，通过对比经纬仪测量结果，可知无人机测距技术的测距误差在±5%之内，这充分表明了无人机测距结果的精确性，可以满足树障测距精度要求。

3.4无人操控直升机巡检输电线路分析

无人直升机巡线系统分为无人直升机平台和检测系统两部分。其中，无人直升机平台主要负责完成飞行任务，检测系统主要负责完成输电线路和杆塔的检测工作，应用的检测系统主要有可见光和红外相机对输电线路和杆塔。从总体上看，无人驾驶飞机可以分为固定翼无人机、旋翼无人机、涵道式无人机。其中，固定翼无人机具有飞行速度快和路径大的优势，但也具有飞行速度快带来的飞行高度较高和承重能力较小等问题。无人直升机虽然飞行速度不快，但是其飞行的稳定性和悬停性能较高。机载检测系统的核心是检测控制计算机检测终端为可见光相机和红外热像仪。在经过试验之后选择一段220kV的输电线路，在输电线路的80m之外，可以发现无人直升飞机会以每小时15km的速度沿着规定好的线路进行飞行，遇到障碍物的时候会通过云台来进行现场情况的调整，实现对杆塔由上到下的检测。通过检测图像能够发现设备是否存在制作上的物理缺陷、导线是否出现破损等。

4无人机巡检技术的发展前景

无人机巡检输电线路技术具有非常广阔的发展和推广前景。一是可以针对高压输电线路进行日常巡视以及故障查找，实现对可疑故障点的快速排查，做到故障的准确定位。二是无人机巡检技术的应用可以减少高空作业以及带电作业的次数，通过地面远程控制实现对线路和设备的高空检查，为状态检修提供必要的数据支持。三是在具体的区段以及局部设备故障巡查中有着良好的适用性，不仅操作方便、成本低廉，而且安全性更强，在经济、技术和安全方面有着广阔的应用前景。四是无人机能够实现定点悬停，针对绝缘子、线路金具等进行局部检测，不需要登杆检查，减少了劳动强度和巡检时间，在一些恶劣的地形条件下，更是可以实现自动巡视，不受环境因素的影响，能够保证良好的巡检效果。

结束语：

对于整个电力系统而言，输电线路的稳定可靠运行是非常重要的，直接影响着电力系统供电的可靠性，因此供电企业应该做好输电线路的巡检工作。在输电线路巡检中应用无人机技术，能够提高线路巡检的效率和质量，保证线路的稳定运行。就目前而言，在运用无人机技术进行输电线路巡检时，还存在着巡检时间短以及遥控距离小的问题，需要技术人员进一步研究和解决。

参考文献：

[1]周海峰.无人机巡检输电线路技术的应用于分析[J].建筑工程技术与设计，2015（18）：45-46

[2]陶承志，黄禹铭等.无人机在输电线路巡检中的应用[J].中国科技信息，2016，28（16）：36-37.