無人機(jī)在電力設(shè)備巡視中的應(yīng)用分析

麥志昌

摘 要：電力的穩(wěn)定發(fā)展是社會發(fā)展的保障，輸電線路作為電力系統(tǒng)重要的組成部分，在電力的供應(yīng)中占據(jù)著重要的地位。隨著我國電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，輸電線路的覆蓋區(qū)域也越來越廣，但大部分架空輸電線路都在山區(qū)，以往巡檢工作幾乎全靠人工，既耗時又無法完全達(dá)到巡查的目的。隨著無人機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，其在遠(yuǎn)程遙控、續(xù)航時間、飛行品質(zhì)等方面都有了明顯的突破，這為無人機(jī)在電力設(shè)備巡視中的應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)；電力設(shè)備巡視；輸電線路；日常維護(hù)

中圖分類號：V19；TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.12.154

電力的作用隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大而不斷擴(kuò)大，所以近些年來，我國的架空輸電線路覆蓋區(qū)域越來越廣。預(yù)計(jì)到2020年，輸電線路總里程將達(dá)1.59×106 km以上，但需要注意到的是，這些線路中有60%以上的都處于山區(qū)，野外環(huán)境對線路的影響主要體現(xiàn)在易發(fā)生導(dǎo)線斷股腐蝕、絕緣子破損炸裂、桿塔傾斜和線路走廊安全距離不足等設(shè)備缺陷或通道安全隱患。如果不能及時發(fā)現(xiàn)并處理這些隱患，就可能會引發(fā)嚴(yán)重的事故，威脅電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。當(dāng)前，對線路的巡視主要還是以人工巡查為主，但由于野外環(huán)境狀況復(fù)雜，傳統(tǒng)的人工巡檢需要耗費(fèi)大量的時間、人力和財(cái)力，一名巡檢員正常情況下一天只能巡檢8～10個基桿塔。但如果采用無人機(jī)巡視，只要1 h就可以完成這個工作量，巡線效率可以大大提升。

1 現(xiàn)有輸電線路巡檢模式存在的問題

直升機(jī)巡線的方法雖然已在華北地區(qū)開始應(yīng)用，但由于技術(shù)門檻高、費(fèi)用高以及航空管制等原因，只能進(jìn)行低頻次作業(yè)，所以現(xiàn)行輸電線路還仍以人工巡檢為主。但隨著輸電線路的逐年增長，人工巡檢的弊端也逐漸顯現(xiàn)出來。

1.1 運(yùn)維人員配備不滿足輸電線路的增長

近些年來，由于經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國的輸電線路里程也以每年8%的比例增長著，且未來還將以不低于6%的速率增長，但與此不相符的是，輸電線路運(yùn)維人員的年均增長率卻不足3%，而且人力資源的發(fā)展趨勢只會使人工成本越來越高。也就是說，通過增加運(yùn)維人員數(shù)量來適應(yīng)高速增長的運(yùn)維需要變得越來越不現(xiàn)實(shí)。

1.2 人工效率低、難度大、風(fēng)險高

眾所周知，除東部地區(qū)外，我國大部分輸電線路都處于人煙稀少的山區(qū)或丘陵地帶，線路塔所處條件及車輛通行條件差，人工巡視時，由于線路塔間距離遠(yuǎn)、地形復(fù)雜等原因，運(yùn)維人員平均每工作日只能巡視幾個基桿塔。不僅如此，復(fù)雜的地形還給運(yùn)維人員的生命安全埋下隱患，所以就出現(xiàn)了雖然投入了大量運(yùn)維人員，也使用了大量的裝備，但效率卻很低的情況。

1.3 巡檢手段單一，缺陷發(fā)現(xiàn)率低

輸電線路的安全故障和隱患主要是因?yàn)樵O(shè)備長期暴露在野外，受到自然形勢下的持續(xù)機(jī)械張力，再加上雷電、材料老化、覆冰等因素影響而產(chǎn)生倒塌、斷股、磨損、腐蝕等情況。另外，一些人為原因也會對輸電線路造成損害，比如樹木生長引起的高壓放電、桿塔存在的被偷盜可能等。以上這些情況不管是否為人為引起的，都必須要進(jìn)行及時的處理。但人工巡檢時很難做到攜帶沉重診斷設(shè)備進(jìn)行精確測量，只能借助便攜裝備利用肉眼尋找缺陷。這樣就會存在因觀測距離遠(yuǎn)、觀測角度大的原因而無法發(fā)現(xiàn)缺陷，況且這種情況下對運(yùn)維人員的運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)也是一大考驗(yàn)，巡檢質(zhì)量很容易受人員主觀判斷的影響，導(dǎo)致巡檢結(jié)果產(chǎn)生偏差，在客觀上增大了線路出現(xiàn)故障的概率和風(fēng)險。

2 無人機(jī)在輸電線路巡視中的應(yīng)用

將無人機(jī)應(yīng)用于民用領(lǐng)域是近些年來興起的，也是人們探索民用無人機(jī)應(yīng)用的典范。由于人工巡檢存在以上問題，所以近年來很多電力企業(yè)都開始在輸電線路的巡視工作中應(yīng)用了無人機(jī)技術(shù)。當(dāng)然，這些應(yīng)用主要是以特殊區(qū)域的巡視為主。由于無人機(jī)應(yīng)用成本低、安全性強(qiáng)、機(jī)動性高，所以借助無人機(jī)巡視高壓輸電線路，可節(jié)約大量的財(cái)力、人力?？梢?，無人機(jī)在輸電線路的巡視上應(yīng)用前景十分廣闊?，F(xiàn)階段，無人機(jī)在電力設(shè)備巡視中的應(yīng)用主要有以下3方面。

2.1 用于電力系統(tǒng)中的輸電線路規(guī)劃

將無人機(jī)應(yīng)用于電力系統(tǒng)中輸電線路的規(guī)劃中，能實(shí)現(xiàn)對輸電線路規(guī)劃區(qū)域的詳細(xì)測繪，根據(jù)測繪得到精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，然后針對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，可以實(shí)現(xiàn)有效減少環(huán)境因素對輸電線路的不利影響，為輸電線路的安全運(yùn)行提供充分的保障。此外，在無人機(jī)系統(tǒng)中裝有引線裝置，可以執(zhí)行高空架線任務(wù)，為電網(wǎng)建設(shè)工程中的線路架設(shè)工作提供充分的保障。

2.2 用于電網(wǎng)工程地形圖測量

我國國土面積廣闊，地域廣博，因此造就了地勢地形的復(fù)雜——平原少、山地和丘陵多，這在很大程度增加了電網(wǎng)工程鋪設(shè)上的難度。如果在這方面引入無人機(jī)，就可以利用無人機(jī)來對電網(wǎng)工程施工地進(jìn)行地形測量，通過測量產(chǎn)生的地形圖進(jìn)行精準(zhǔn)的影像、高程設(shè)計(jì)。有這樣詳細(xì)的基礎(chǔ)資料作保障，就可以最大限度地減少因?qū)Φ匦螖?shù)據(jù)掌握不準(zhǔn)而造成的繪制誤差，進(jìn)而為電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.3 用于電力系統(tǒng)線路日常維護(hù)

電力系統(tǒng)與其他系統(tǒng)相比具有同樣的特點(diǎn)，即在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，為確保系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，需要進(jìn)行日常維護(hù)工作。通過運(yùn)行維護(hù)及時發(fā)現(xiàn)并解決問題，才可以為電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供充分的保障。將無人機(jī)應(yīng)用于電力設(shè)備、系統(tǒng)、線路的日常維護(hù)中，可以規(guī)避因運(yùn)維人員主觀判斷造成的對系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行的錯誤，清楚觀察到電力系統(tǒng)中相關(guān)輸電設(shè)備的運(yùn)行情況，通過圖像、影像資料可以輕易觀察到線路中的導(dǎo)線是否出現(xiàn)斷股、緊固件是否牢固以及絕緣子是否有破損等情況，從而準(zhǔn)確判斷電力系統(tǒng)是否存在運(yùn)行故障，并能通過這一方式找出故障原因和具體位置，及時采取有效措施進(jìn)行維護(hù)。

3 結(jié)束語

綜上，隨著社會的發(fā)展，人們對電力的需求不斷增，輸電壓等級逐漸提高，確保輸電線路穩(wěn)定、高效運(yùn)行成為電力行業(yè)的重要工作之一。

借助無人機(jī)實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備的巡視，既可節(jié)約大量的人力、物力，又可在一定程度上促進(jìn)電力企效益的提升。

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〔編輯：劉曉芳〕