架空输电线路上无人机的有效运用

架空输电线路上无人机的有效运用

王建斌

广西全州供电有限公司输变电管理所输电运检班 广西省桂林市全州县 541500

摘要：架空输电线路是满足电力远距离输送的基础，在电力运行系统中占据重要地位，保障架空输电线路安全稳定，是提高系统供电安全可靠的前提。架空输电线路具有分布广、所处地形复杂、自然条件恶劣等特点，传统的巡检方式往往难以全面准确地发现隐患问题、查找故障，从而造成较大损失，难以满足社会日益增长的电力需求。因此，探索无人机在架空输电线路上的有效应用，是满足现代电网运行发展需求，提高架空输电线路运维效率的重要途径。

关键词：架空输电线路；无人机；有效运用

一、无人机技术及其核心组成

无人机是指不需要由驾驶员在机舱内操作完成驾驶的一种飞机，其主要借助遥控技术或自动驾驶技术来完成相关任务的飞行载具。与载人飞机相比，无人机的操作更为便捷、体积小、自重轻、应用成本更低。早期无人机技术主要应用于军事领域，但随着其技术快速发展，无人机在民用领域的应用越来越广泛。

目前，无人机在电网企业中的应用主要是固定翼、多旋翼、无人直升机三种类型。固定翼无人机飞行速度较快，具有较远的续航里程，能够搭载可见光传感器，在输电线路路径巡视观测工作中的应用较多。多旋翼无人机的飞行模式较为灵活机动，能够随时悬停，从而完成短距离观测、摄影，但外部环境对其影响较大，续航里程相对较短。

无人机核心部分组成包括无人机飞控系统、导航系统以及数据链。其中，无人机飞控系统是其核心系统，与载人飞机中的驾驶员地位相当。无人机完成启动、升空、飞行等各项操作，都需要依靠飞控系统的控制。无人机飞控系统中，包括微型计算机、传感器、伺服系统等，飞机在半空的悬停、紧急控制等，都由这些系统装置控制完成。

无人机导航系统相当是飞行员的双目，在导航系统中预设好飞行路线后，无人机会根据设定好的路线飞行作业；同时，导航系统也会向地面操作人员传输无人机位置信息，从而使地面人员准确获取无人机坐标位置。

无人机数据链可以分成上行数据链与下行数据链。前者完成操作人员对无人机的遥控，后者完成将向地面传输无人机数据及进行无人机遥测。无人机数据链是连接无人机与地面的有效链接，从而完成数据的相互传输、控制等任务。

二、架空输电线路上无人机的有效运用

（一）在架空输电线路精益化巡视中的应用

无人机对架空输电线路的精益化巡视主要是指通过配备可见光设备，对线路设备和附属设施开展各个方向的精益化巡检拍摄作业，数据传回后，可以实时查看无人机捕获的图像，并根据无人机捕获的图像判断输电线路的运行状态。

山东省电力公司《架空输电线路智能运检管理指导意见（试行）》第十九条规定：无人机巡视需要重点对输电线路上层的杆塔、导地线、绝缘子、金具等部位进行全面检查[3]。与人工巡视相比，无人机对架空输电线路的精益化巡视具有以下优势。

(1）巡视时间短、效率高。人工巡视时，人工步行距离为档距的2～5倍，巡视时间的80%耗费在走路上；无人机的飞行速度是步行速度的10倍以上，飞行距离约为档距的2倍，可以大大节约巡视时间。

(2）缺陷判断准确率高。人工巡视的缺陷判断准确率与巡视经验密切相关，巡视经验不足的人员难以发现并准确判断缺陷，且无法判断其发现的缺陷是否准确或完全；无人机可以在距离杆塔约4m的位置对金具拍照留证，后期通过查看图片可以准确判断缺陷，避免人工错判和遗漏。

(3）减少重复工作。无人机巡视可以对重点部位拍照，当需要排查压接管类型、防鸟刺缺失、绝缘子单双串及悬挂方式等时不需要进行反复的巡视工作。

（二）无人机红外测温技术

架空输电线路的运行环境通常较为恶劣，再加上长时间运行存在的设备老化问题，容易出现线路破损、连接部件发热等问题，影响线路运行安全。无人机红外测温技术能够对架空输电线路中早期存在的缺陷隐患和绝缘性进行有效预判，从而将以故障为导向的线路维修转变为以预防为导向的线路维护，进而提高架空输电线路运行的安全稳定，提高供电可靠性。借助红外测温技术，无人机通过在被测点附近悬停，不接触、不取样、不破坏被测点，实时对被测点进行监控测量，并且利用无人机能够近距离靠近被测点，满足红外测温仪使用距离要求，提高测温效果，及时发现输电线路存在的温度异常现象，从而进行与隐患排查，降低线路故障发生率。

（三）架空线路施工无人机牵牵引绳

由于电力放紧线均处于室外，野外架线给施工人员带来了很多的不便，并且会对生态环境造成破坏。传统电力放紧线施工作业通常为人工放线，遇到山川、河流、铁道等施工环境时，会出现作业难度大、风险大、施工人员工作强度大、周期长等不利因素。尤其对于重要的交叉跨越，利用旋翼无人机牵牵引绳可以大大缩短施工工期，有效降低施工过程中造成的人身伤害风险，同时还能降低成本，避免了常规飞艇牵牵引绳和人工放紧线的各种弊端，提升了工作效率。

（四）无人机电磁干扰防护

在实践中，对无人机综合巡检系统运行造成的电子干扰主要来自于三个方面，即干扰源、干扰途径和受扰体。其中，干扰源是造成电磁干扰的根本，只有对干扰源进行有效的屏蔽，才能对电磁干扰进行有效防护。但是在无人机巡检作业实践中，输电线路产生的电磁干扰很难得到根本消除。于是，根据目前的现实情况，对无人机巡检系统的电磁干扰防护所采用的思路和方法应当从以下两方面入手：第一，尽量降低强磁电波在传输过程中对无人机产生的耦合干扰，通过屏蔽技术的合理应用来有效切断电磁干扰产生耦合的条件，这样就能够电磁干扰的活动空间进行有效的压缩；第二，对无人机内部电路的易受电磁干扰的设备组件配备防护措施，运用接地技术、滤波技术和隔离技术来对此类设备租金进行专门的抗电磁干扰性能设计。

（五）在架空输电线路应急勘灾中的应用

近年来，我国自然灾害频发，排查与预判火灾、洪涝等灾害对架空输电线路的安全运行和下一步针对性举措的制订至关重要。利用无人机搭载可见光或红外设备可勘测火情、洪涝与架空输电线路的距离，排查绝缘子、导线上是否存在烟雾附着物，检测输电线路温度是否异常。在确保人员安全的前提下，无人机能够快速对灾害区域内的输电线路及廊道进行灾情普查，在抢险救灾中第一时间搜集灾区线路数据，为制订抢修方案提供第一手资料。同时，利用无人机5G传输模块，可将所拍摄的现场灾害对输电线路影响的图像和影像数据实时传输至电网应急部门数据中心，为受损输电线路修复和重建工作的开展及后续抢修方案的规划提供重要的数据参考。

（六）无人机助力防汛

由于部分杆塔架设在河道中，河道内杆塔周围通水，巡视人员受地形所困无法到位检查，看不清、望不远、测不准是汛情检查中经常遇到的问题，尤其是在河道补水期间。为确保补水期间杆塔安全，无人机开始在防汛应急工作中大显身手，通过无人机俯拍手段进行巡视检查，查看基础所在孤岛边坡冲刷情况，通过无人机拍摄照片与通水前照片对比分析，确定边坡有无明显冲刷情况，从而为下一步制定防汛管控措施提供重要依据，确保杆塔运行安全。无人机助力防汛充分发挥其在输电巡检专业上机动、灵活等优势，更加全面、精准的反应设备和通道情况，极大地提高输电线路巡视的效率。

三、结论

相较于人工运检，无人机在架空输电线路运检中的应用可以让巡检人员告别烦琐、重复的低价值劳动，提升工作效率；可以有效提高工作质量和成效，降低巡检环节的资金成本，使相关操作人员的生命安全得到切实保障，有效地弥补传统人工运检作业中存在的不足。无人机地应用对架空输电线路运检的智慧化、数字化具有重要意义。

参考文献：

[1]蔡子强.面向电塔空间结构的飞行机器人定位一致性方法研究[D].北京:华北电力大学,2019.

[2]刘福桥.无人机航空摄影技术的应用研究[J].工程技术研究,2021,6(7):60-61.