無(wú)人機(jī)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

秦宇翔+李明明+王瑞琦+李志學(xué)

摘要隨著無(wú)人機(jī)相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展，其在實(shí)際應(yīng)用中有了巨大突破，這些發(fā)展為無(wú)人機(jī)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用提供了前提條件。由于我國(guó)電力系統(tǒng)涉及區(qū)域較廣、地形變化復(fù)雜，采取傳統(tǒng)的人工管理模式具有較大難度和工作量，而無(wú)人機(jī)的引入可以極大地降低電力系統(tǒng)的相關(guān)基礎(chǔ)建設(shè)的難度，實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)地形區(qū)域的測(cè)繪、電力線路巡檢等。文章主要對(duì)無(wú)人機(jī)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，同時(shí)結(jié)合無(wú)人機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)對(duì)今后無(wú)人機(jī)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的前景進(jìn)行預(yù)測(cè)。

關(guān)鍵詞無(wú)人機(jī)；電力系統(tǒng)；應(yīng)用；線路巡檢

中圖分類號(hào)：TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）12-0106-01

伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，對(duì)于電力系統(tǒng)的建設(shè)要求也在不斷提升，因此我國(guó)的電力工程建設(shè)一直保持較大的力度。然而由于我國(guó)地域遼闊，而且地形變化較為復(fù)雜，因此在實(shí)際的電力工程施工過(guò)程中會(huì)遇到很大的阻礙，使得電力工程的實(shí)際工程量大大增加，在很大程度上減緩了我國(guó)電力工程的施工進(jìn)度。隨著近幾年來(lái)無(wú)人機(jī)技術(shù)以及導(dǎo)航技術(shù)和無(wú)線通信技術(shù)的快速發(fā)展和不斷成熟，國(guó)內(nèi)外許多電力企業(yè)開(kāi)始嘗試采用無(wú)人機(jī)輔助進(jìn)行電力系統(tǒng)建設(shè)。由于無(wú)人機(jī)在進(jìn)行線路巡檢以及地形勘測(cè)時(shí)不受地形的影響，因此其實(shí)現(xiàn)難度相對(duì)較低，成本也易于進(jìn)行控制。在目前的無(wú)人機(jī)應(yīng)用過(guò)程中，通常會(huì)在無(wú)人機(jī)上搭載相關(guān)的光學(xué)檢測(cè)儀器，從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)工作狀態(tài)的檢測(cè)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患。

1無(wú)人機(jī)的選型原則

目前，應(yīng)用于電力系統(tǒng)的無(wú)人機(jī)類型主要分為固定翼與直升機(jī)兩種類型，同時(shí)應(yīng)用于電力系統(tǒng)的無(wú)人機(jī)需要滿足續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)、抗風(fēng)能力強(qiáng)、能夠搭載光學(xué)儀器等要求。與此同時(shí)，在實(shí)際的電力系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程中，由于無(wú)人機(jī)需要對(duì)特定的缺陷區(qū)域進(jìn)行定點(diǎn)巡檢，因此無(wú)人機(jī)還需要具有良好的空中懸停能力。因此根據(jù)以上對(duì)無(wú)人機(jī)需求的分析發(fā)現(xiàn)，無(wú)人直升機(jī)相對(duì)于固定翼無(wú)人機(jī)具有更大的優(yōu)勢(shì)。而且無(wú)人直升機(jī)還能夠?qū)崿F(xiàn)自主起降，其實(shí)現(xiàn)過(guò)程通過(guò)內(nèi)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，這也在很大程度上降低了無(wú)人機(jī)操作的難度和工作量，進(jìn)一步提升了無(wú)人機(jī)在電力系統(tǒng)中實(shí)用性。根據(jù)具體的無(wú)人機(jī)工作環(huán)境和需求的不同，需要選擇不同的無(wú)人直升機(jī)類型，綜合無(wú)人直升機(jī)的性能可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)無(wú)人機(jī)的續(xù)航能力增強(qiáng)時(shí)，其巡檢的區(qū)域范圍也會(huì)相應(yīng)增加，與此同時(shí)當(dāng)無(wú)人機(jī)處于超視距狀態(tài)下飛行時(shí)需要配備相應(yīng)的中繼設(shè)備實(shí)現(xiàn)通信，這將給目前現(xiàn)有技術(shù)帶來(lái)一定的難度。

2無(wú)人機(jī)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

無(wú)人機(jī)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用表現(xiàn)出高度靈活性，同時(shí)無(wú)人機(jī)具有成本低廉、實(shí)時(shí)性高以及反映及時(shí)等優(yōu)點(diǎn)，在和傳統(tǒng)的遙感技術(shù)的比較中，無(wú)人直升機(jī)在低空?qǐng)D像獲取、電力線路規(guī)劃以及地形區(qū)域圖像獲取方面具有更大的優(yōu)勢(shì)。具體而言，目前無(wú)人機(jī)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用主要分為以下幾個(gè)方面。

1）電力線路規(guī)劃。在目前的電力線路規(guī)劃過(guò)程中，通常情況下還是采用傳統(tǒng)的人工測(cè)繪的方法。而無(wú)人機(jī)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)對(duì)特定區(qū)域的詳細(xì)測(cè)繪，同時(shí)根據(jù)電力線路架設(shè)要求獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，有效的降低由于地形變化因素導(dǎo)致的電力線路架設(shè)問(wèn)題。通過(guò)對(duì)無(wú)人機(jī)相關(guān)測(cè)繪數(shù)據(jù)的分析，并且結(jié)合電力工程的實(shí)際情況進(jìn)行協(xié)調(diào)處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)通道資源的高效、充分的利用，使得電力線路的規(guī)劃更加趨于合理。根據(jù)重慶電力設(shè)計(jì)院的無(wú)人機(jī)電力線路輔助設(shè)計(jì)案例分析發(fā)現(xiàn)，其測(cè)繪過(guò)程花費(fèi)時(shí)間僅為15天，實(shí)現(xiàn)了對(duì)張秀線的電力線路測(cè)繪工作。這一成功實(shí)施案例也標(biāo)志著無(wú)人機(jī)技術(shù)在電力線路規(guī)劃中的應(yīng)用，進(jìn)一步降低了電力工程的投入成本，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力輸變電線路的優(yōu)化。

2）地形區(qū)域測(cè)繪。無(wú)人機(jī)由于其不受地形區(qū)域的限制，同時(shí)還可以搭載先進(jìn)的光學(xué)設(shè)備，因此通過(guò)無(wú)人機(jī)對(duì)地形區(qū)域進(jìn)行測(cè)繪具有廣泛的應(yīng)用前景，為電力系統(tǒng)站址的部署及其優(yōu)化提供高精度的數(shù)據(jù)資料，同時(shí)降低區(qū)域測(cè)繪工作的強(qiáng)度和工作量。在中南電力設(shè)計(jì)院的超低空無(wú)人機(jī)測(cè)繪實(shí)驗(yàn)中，成果的實(shí)現(xiàn)了通過(guò)無(wú)人機(jī)對(duì)作業(yè)區(qū)域的高精度測(cè)量。同時(shí)為了更好的保證無(wú)人機(jī)測(cè)量的精確度，該院首次提出了采用搞成面狀擬合的方法對(duì)相關(guān)的測(cè)繪數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以更好的滿足電力工程測(cè)量中大比例尺的實(shí)際要求。

3）常規(guī)電力巡檢。目前電力線路巡檢已經(jīng)引起了世界各國(guó)的重視。相比于歐美國(guó)家我國(guó)的電力線路巡檢處于較落后的狀態(tài)。我國(guó)的直升機(jī)電力巡檢開(kāi)始于上世界八十年代。根據(jù)對(duì)無(wú)人機(jī)電力巡檢的圖像進(jìn)行分析，可以對(duì)相關(guān)檢測(cè)目標(biāo)的缺陷進(jìn)行判斷，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力線路中存在的隱患。由于在電力線路的架設(shè)過(guò)程中，電力線路大都處于野外環(huán)境中，因此植物也會(huì)對(duì)電力線路產(chǎn)生較大的影響。

4）自然災(zāi)害應(yīng)急處理。根據(jù)對(duì)我國(guó)近幾年的自然災(zāi)害情況分析發(fā)現(xiàn)，洪水、冰凍以及泥石流等自然災(zāi)害對(duì)電力系統(tǒng)基礎(chǔ)工程具有十分嚴(yán)重的影響，甚至?xí)?dǎo)致電力系統(tǒng)的崩潰，因此關(guān)于自然災(zāi)害的檢測(cè)及其預(yù)防就顯得十分關(guān)鍵。例如在我國(guó)南方出現(xiàn)的大范圍冰凍災(zāi)害中，大量的基礎(chǔ)電力設(shè)施被嚴(yán)重?fù)p壞，為了獲取第一時(shí)間的災(zāi)情信息以及制定減災(zāi)措施，國(guó)家電網(wǎng)公司派出無(wú)人機(jī)進(jìn)行勘察，并且拍攝了大量的現(xiàn)場(chǎng)照片。

5）電力線路架設(shè)。無(wú)人機(jī)還可以承擔(dān)在特區(qū)地形條件下的電力線路架設(shè)工作。通過(guò)為無(wú)人機(jī)配置引線裝置，無(wú)人機(jī)可以成功為高空線路的架設(shè)提供引線。以遼寧電力公司的無(wú)人機(jī)引線實(shí)驗(yàn)為例，通過(guò)無(wú)人機(jī)可以實(shí)現(xiàn)單次1500米引線過(guò)塔，并且實(shí)現(xiàn)連續(xù)穿越三條河流的引線任務(wù)，成功的將電力引線放置于鐵塔上。

根據(jù)對(duì)目前無(wú)人機(jī)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的相關(guān)實(shí)踐活動(dòng)進(jìn)行分析，結(jié)合無(wú)人機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)，其今后的應(yīng)用中還需要克服以下幾個(gè)方面的不足：首先，需要進(jìn)一步提升無(wú)人機(jī)搭載相機(jī)的穩(wěn)定性及其精確度，并且實(shí)現(xiàn)鏡頭的自動(dòng)校準(zhǔn)和矯正功能；其次，為了充分發(fā)揮無(wú)人機(jī)的相關(guān)功能，需要在無(wú)人機(jī)上搭載更加新型的紅外探測(cè)裝置，通過(guò)紅外射線對(duì)相關(guān)區(qū)域進(jìn)行探測(cè)；同時(shí)，無(wú)人機(jī)搭載的相機(jī)還需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變焦的功能，即在發(fā)現(xiàn)可疑目標(biāo)時(shí)可以自動(dòng)調(diào)節(jié)焦距獲得更加清晰的圖像。

3結(jié)束語(yǔ)

無(wú)人機(jī)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用具有十分重要的意義，對(duì)于提升電力工程的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和維護(hù)水平至關(guān)重要，同時(shí)隨著電力線路維護(hù)需求的不斷提升，還需要結(jié)合無(wú)人機(jī)的特點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。

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