遙控噴火飛行器帶電處理異物裝置的研發(fā)

朱德中　劉俊祎　梁宏杰　徐懿昭（江蘇省電力公司檢修分公司，江蘇蘇州　215000）

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遙控噴火飛行器帶電處理異物裝置的研發(fā)

朱德中劉俊祎梁宏杰徐懿昭
（江蘇省電力公司檢修分公司，江蘇蘇州215000）

【摘 要】開發(fā)了一套遙控噴火飛行器帶電處理異物裝置，該裝置將多旋翼無人飛行器和可遙控操作的噴火裝置有效結(jié)合，采用無人機搭載噴火裝置飛至作業(yè)點并進行遙控噴火的方法實現(xiàn)對可燃性異物的帶電處理。該裝置能夠適應(yīng)高壓輸電線路的運行環(huán)境，快速安全的處理掛線可燃異物?，F(xiàn)場試驗表明該裝置幾分鐘內(nèi)即可塑完成料、纖維等可燃性異物處理工作，大大提高檢修工作效率。

【關(guān)鍵詞】輸電線路帶電作業(yè)異物處理飛行器遙控噴火

隨著城市建設(shè)的的迅速發(fā)展，一、二級用電單位不斷增加，供電負荷越來越大，對供電部門的要求越來越高。要保證一、二級設(shè)備的供電，必須確保供電可靠性，提高供電的可靠率，滿足用電客戶的需求。帶電作業(yè)工作就是基于上述要求，所采取的一項重要技術(shù)手段，能大大減少設(shè)備停電次數(shù)，及時消除帶電設(shè)備缺陷，滿足線路安全運行的要求。

目前帶電處理線路異物的方法主要有絕緣操作桿法，翻跟斗滑車絕緣繩法［1］。受環(huán)境因素影響，當線檔下，遇有魚塘、河道、公路、鐵路及其他地面工作人員難以直接通過的地點，帶電處理異物難以進行。針對復(fù)雜環(huán)境下的異物處理，無法使用絕緣操作桿法，翻跟斗滑車絕緣繩法帶電處理的異物。遙控噴火飛行器帶電處理異物裝置利用遙控飛機的飛行功能，利用噴火槍的噴火功能對異物進行處理。在地面，工作人員將飛行器飛至異物附近，地面工作人員馬上進行遙控點火，通過燃燒異物，從而達到處理異物的目的。

1　系統(tǒng)設(shè)計

目前國內(nèi)外對于小型無線遙控飛機的研究已經(jīng)較為成熟，各種小型無線遙控飛機已經(jīng)應(yīng)用于各個領(lǐng)域，航拍是最早被利用的，電力部門也利用它的航拍功能進行日常巡視、缺陷查找工作［2-6］。本系統(tǒng)以小型無人機的基礎(chǔ)進行有針對性的改造，利用無人機的飛行和懸停功能，搭載噴火設(shè)備，使其具備處理異物的功能。噴火設(shè)備重約3kg，為滿足承重要求，本系統(tǒng)選用最大可搭載重量7kg的大疆WooKong-M八旋翼無人飛行器。為實現(xiàn)遠程帶電異物處理功能，需要對噴火槍進行改進，增加無線傳輸控制模塊，使其能夠遙控點火，燃燒后遙控熄火。為了防止強電場干擾飛機的飛行及遙控性能，利用1米左右的高強度碳纖維桿把飛機與噴火槍組合，以保證飛機與帶電導(dǎo)線的距離。整個系統(tǒng)如圖1所示。

2　系統(tǒng)架構(gòu)及參數(shù)

遙控噴火飛行器帶電處理異物裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，由多旋翼無人機和異物處理裝置組成，兩者通過連接桿連接固定。無人機系統(tǒng)由飛行平臺、導(dǎo)航控制、圖傳設(shè)備、電源等模塊構(gòu)成，無人機最大遙控距離1km，抗風(fēng)能力5級，滿載最大懸停時間為15min。無人機通過無線實時傳輸系統(tǒng)，通過遙控器配合地面站可以方便的進行操作控制。異物處理裝置由噴火裝置、燃料罐、無線傳輸裝置及控制裝置構(gòu)成。采用汽油作為燃料，燃料罐容量一升，火焰長度為1.5m，能夠滿足點燃異物的要求。

3　作業(yè)流程

利用遙控飛機的飛行和懸停功能，利用噴火槍的噴火功能，能夠?qū)崿F(xiàn)遠程帶電處理異物，其作業(yè)流程如圖3。每次起飛前，作業(yè)人員需在地面進行噴火試驗，以確保裝置完好。工作人員將飛行器飛至異物附近，通過監(jiān)控視頻，準確判斷異物與噴火槍火焰的距離，達到火焰燃燒的范圍，地面工作人員馬上進行遙控點火，通過數(shù)秒的燃燒，完全可以將塑料纖維的材料異物，燒斷燒盡。從而完成整個處理異物工作。

4　應(yīng)用情況及性能分析

本文選取500kV輸電線路導(dǎo)線纏繞飄帶場景進行試驗，檢驗遙控噴火飛行器帶電處理異物裝置的實際性能。其中實時風(fēng)力5級，導(dǎo)線距離地面高度27米。圖4-5為應(yīng)用該裝置對掛線異物灼燒處理的圖片，無人機從起飛至異物處理完畢返回共用時6分鐘。

此種利用遙控飛機加載噴火槍帶電處理異物的方法可以彌補現(xiàn)有傳統(tǒng)方法的不足，破除傳統(tǒng)方法所受到的環(huán)境限制，解決傳統(tǒng)方法在處理異物中遇到的困難，從而能夠更高效、更便捷、更安全地處理異物。傳統(tǒng)方法利用工作人員攜帶專業(yè)操作工具到達線路上指定的異物處理地點處理異物，其大部分情況需要人員親自上塔處理，其不僅耗費時間較長之外，還具有一定的人員安全風(fēng)險，傳統(tǒng)帶電處理異物的方法需要申請停用重合閘，其從工作許可人向調(diào)度申請停用重合閘開始到變電站運行人員正式停用重合閘，其至少需要2小時的時間，一般的使用絕緣操作桿帶電處理異物的工作時間為1小時，使用翻跟斗滑車處理異物需要2小時，復(fù)雜異物處理所需要的工作時間則更長，由此可見整個工作流程完成所需要的時間要超過3小時。然而本研究項目研發(fā)的遙控飛機加載噴火槍的組合裝置將很好的縮短整個工作時間。第一它具有高度機械化、可遠程遙控的特性，所以將不需要人員親自上塔操作，操作步驟得到簡化，只需地面人員直接對飛行器進行遙控，其遙控形式的工作方式相比傳統(tǒng)方法不僅節(jié)省了人員的體力勞動，更簡化了工作流程；第二飛行器代替人員靠近線路，類似于人工智能化的工作方式，將大大降低了工作人員的安全風(fēng)險；第三其工作方式不需要停用重合閘，也就是省去了停用重合閘的時間。綜上，應(yīng)用該裝置進行異物處理將大大節(jié)約工作時間，提高工作效率，降低安全風(fēng)險。

5　結(jié)語

本文提出了一種遙控遠距離處理異物的新技術(shù)，并研發(fā)完成遙控噴火飛行器帶電處理異物裝置。該裝置利用無人飛行器搭載噴火槍飛至異物附近，通過監(jiān)控視頻，準確判斷異物與噴火槍火焰的距離，達到火焰燃燒的范圍，地面工作人員馬上進行遙控點火，通過數(shù)秒的燃燒，可以將塑料纖維等的可燃材料異物，燒斷燒盡。該異物處理方法省時省力，能夠大大提高工作效率，降低安全風(fēng)險。

參考文獻：

［1］胡毅，王力農(nóng)，鄒偉.送配電帶電作業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展［J］.電力設(shè)備，2003，4（2）:35-39.

［2］郭昕陽，李衛(wèi)國，鄭建剛等.一種輕型電動無人機在輸電線路巡視中的應(yīng)用技術(shù)［J］.華北電力技術(shù)，2013，（4）:61-64.

［3］湯明文，戴禮豪，林朝輝等.無人機在電力線路巡視中的應(yīng)用［J］，中國電力，2013，46（3）:35-38.

［4］李力，徐勛建，李波等.架空線路無人機巡視技術(shù)探討［J］.湖南電力，2012，32（1）: 44-47.

［5］周學(xué)明，胡丹輝，吳向東等.小型無人機在輸電線路故障點查找上的應(yīng)用與分析［J］.湖北電力，2015，39（2）:38-40.

［6］王柯，麥曉明，許志海等.無人機在湛江電網(wǎng)臺風(fēng)應(yīng)急巡檢中的應(yīng)用［J］.廣東電力，2015， 28（9）:107-112，118.

［7］王振華，黃宵寧，梁髡等.基于四選一無人機的輸電線路巡檢系統(tǒng)研究［J］.中國電力，2012，45（10）:59-62.

作者簡介：朱德中（1976—），男，助理工程師，帶電作業(yè)技師，從事輸電線路檢修工作；劉俊祎（1990—），男，碩士研究生，從事輸電線路運維檢修工作；梁宏杰（1987—），男，本科生，從事輸電線路運維檢修工作；徐懿昭（1992—），男，本科生，從事輸電線路運維檢修工作。