小型無人機(jī)在輸電線路故障點(diǎn)查找上的應(yīng)用

鄧遠(yuǎn)寧 楊玉婷

摘要：新形勢下，電力行業(yè)快速發(fā)展，高壓、超高壓輸電工程不斷增多，滿足了用戶用電需求的同時(shí)，電網(wǎng)的大規(guī)模與復(fù)雜性，增大了輸電線路的故障發(fā)生幾率。此時(shí)，面對大規(guī)模的電網(wǎng)與四通八達(dá)的輸電線路，傳統(tǒng)的故障點(diǎn)檢查方式已經(jīng)無法保障電網(wǎng)可靠運(yùn)行。筆者認(rèn)為，積極引進(jìn)小型無人機(jī)，全方位監(jiān)察輸電線路，快速查找輸電線路路上的故障點(diǎn)，具有重要意義。文章簡述了小型無人機(jī)在輸電線路故障點(diǎn)查找中的應(yīng)用優(yōu)勢，以期推動(dòng)小型無人機(jī)的普及，提高我國輸電線路的可靠性。

關(guān)鍵詞：小型無人機(jī)；輸電線路；故障點(diǎn)查找；應(yīng)用

前言：自電力進(jìn)入千家萬戶之后，電力已經(jīng)成為社會(huì)上不可缺少的能源，電網(wǎng)的安全可靠，直接影響著企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)的穩(wěn)定發(fā)展。因此，電網(wǎng)的安全可靠受到電力企業(yè)與國家高度重視。在電網(wǎng)工程中，輸電線路工程是其中規(guī)模最大的工程，輸電線路作為輸送電路的關(guān)鍵，其可靠運(yùn)行非常重要。對此，積極引進(jìn)新的巡視方式，全面、迅速的巡查輸電線路工程，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)所在地，對提高輸電線路可靠性具有重要意義[1]。

1、小型無人機(jī)的線路巡查模式與應(yīng)用效果

無人機(jī)，是無人駕駛飛機(jī)的簡稱，是一種由無線電遙控設(shè)備與自身程序控制操作的無人駕駛飛行器。無人機(jī)主要由自動(dòng)駕駛儀、程序控制裝置、攝像機(jī)等構(gòu)成，常被應(yīng)用于空中偵查、通信、電子干擾、測繪等中。近幾年，電力系統(tǒng)規(guī)模越來越大，人工巡檢輸電線路的方式受到很大限制，電力行業(yè)從業(yè)者逐漸將目光放在無人機(jī)上，以期無人機(jī)能夠代替人工對輸電線路進(jìn)行巡檢，以保障輸電線路的可靠運(yùn)行。

當(dāng)前，在輸電線路故障巡查中，直升機(jī)的應(yīng)用，已經(jīng)得到推廣。但是，直升機(jī)飛行較高，高空作業(yè)人員很難發(fā)現(xiàn)金具缺陷，如：銷子脫落，螺栓松脫，防震錘滑移等，為保障輸電線的安全性，必須將人工巡查與直升機(jī)巡查結(jié)合。并且，在直升機(jī)運(yùn)行中，高空作業(yè)人員的安全性存在一定威脅性。與直升機(jī)相比，小型無人機(jī)在輸電線路巡查上，具有以下優(yōu)勢：其一，體積小、重量輕、能夠迅速展架緊急故障迅速工作；其二，無人機(jī)價(jià)格便宜，維修費(fèi)用低，適合在輸電線路故障檢查中全面推廣；其三，無人機(jī)起降方便，對起降場地要求不高，能夠應(yīng)用于地形復(fù)雜區(qū)域，實(shí)現(xiàn)了對輸電線路全方位巡查；其四，無人機(jī)操作靈活，甚至能在線路附近懸停，近距離、多角度的拍攝線路設(shè)備情況；其五，不需要進(jìn)行空域申請，即可起飛，對輸電線路進(jìn)行檢查。上述種種優(yōu)勢，推動(dòng)了小型無人機(jī)在輸電線路故障點(diǎn)檢查中的應(yīng)用。

2、輸電線路故障點(diǎn)查找中的主要問題

在輸電線路運(yùn)行中，常見故障包含有以下幾種：線路基部回填土下沉，桿塔保護(hù)措施不固定甚至實(shí)效，接地裝置腐蝕斷裂，防雷裝置效果不佳，連接部位銹蝕、松動(dòng)、損傷等。輸電線路穩(wěn)定性受到影響，為輸電線路可靠運(yùn)行帶來安全隱患[2]。當(dāng)前，社會(huì)發(fā)展迅速，為滿足社會(huì)對電能的需求，超高壓、長距離、大容量的輸電線路逐漸增多。輸電線路大多架設(shè)在遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)、人口稀少的山區(qū)、丘陵或叢林地帶，復(fù)雜的輸電線路工程越來越多，在線路長期運(yùn)行下，很難保障線路、桿塔等不出現(xiàn)故障。因此，電力運(yùn)檢維護(hù)工作的核心環(huán)節(jié)是電網(wǎng)巡線。相關(guān)人員需定期巡查輸電線路，查找輸電線路的故障點(diǎn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決輸電線路故障，保障電網(wǎng)安全、可靠運(yùn)行。

現(xiàn)階段，電網(wǎng)巡線主要分為常規(guī)巡視、故障巡視和特殊巡視三種。而這三種巡線的傳統(tǒng)做法是人工巡線，即通過步行巡視及攀登桿（塔）等形式進(jìn)行。但是，人工巡線存在諸多問題：其一，人工很難對跨河穿山的線路進(jìn)行巡查，且受到環(huán)境變化、天氣變化等的影響，人工很難全方面保障輸電線路的安全性；其二，多數(shù)故障查找人員專業(yè)水平不高，在故障點(diǎn)查找時(shí)，極易出現(xiàn)疏漏，巡視效率低下，影響了輸電線路的可靠運(yùn)行；其三，對于放電不明顯或存在視距限制的情況，人工很難通過高倍望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)故障，需要攜帶登塔、走線等查找故障點(diǎn)，增大了線路巡查人員的工作量，為工作人員安全性帶來威脅。

3、小型無人機(jī)在輸電線路故障點(diǎn)查找上的應(yīng)用

航空工業(yè)的發(fā)展，引起了電力企業(yè)對小型無人機(jī)應(yīng)用的關(guān)注，小型無人機(jī)以受地理環(huán)境影響較小、巡視線路周期較短、故障點(diǎn)查找效率較高、成本投入較少等優(yōu)勢，被引入輸電線路的故障點(diǎn)檢查中，并發(fā)揮了重要作用。下文對小型無人機(jī)在輸電線路故障點(diǎn)查找上的應(yīng)用展開探討。

3.1、小型無人機(jī)的駕駛技術(shù)

在輸電線路故障點(diǎn)查找中，小型無人機(jī)想要發(fā)揮作用，其駕駛技術(shù)是基礎(chǔ)。因?yàn)?，無人機(jī)的應(yīng)用，能夠達(dá)到長時(shí)間、遠(yuǎn)距離、超視距的巡視，若時(shí)刻需要人工操作無人機(jī)，則操作者極易因疲勞、注意力不集中等導(dǎo)致操作不當(dāng)，輸電線路故障點(diǎn)查找質(zhì)量難以保障。對此，小型無人機(jī)應(yīng)具備自主懸停，自主駕駛的功能，能夠在操作人員輸入特定程序后自主巡查線路故障點(diǎn)。同時(shí)，輸電線路大多架設(shè)在戶外，外部因素的影響，極易影響無人機(jī)故障查找效果。對此，無人機(jī)應(yīng)具備較強(qiáng)的抗干擾、抗風(fēng)力能力[3]。另外，輸電線路工程規(guī)模較大，為保障故障點(diǎn)查找效率，保障輸電線路的可靠運(yùn)行，無人機(jī)在起飛、運(yùn)行等中應(yīng)具備較高的效率。最后，無人機(jī)還應(yīng)具備隨時(shí)、快速接收地面作業(yè)人員信號指令的能力，以此保障無人機(jī)能在突發(fā)狀況時(shí)快速趕到故障發(fā)生區(qū)域，并迅速圈定故障點(diǎn)，保障輸電線路正常運(yùn)行?？傊瑸楸Ｕ闲⌒蜔o人機(jī)在輸電線路故障點(diǎn)查找上的高效應(yīng)用，無人機(jī)應(yīng)具備上述各項(xiàng)功能。

3.2、人工與小型無人機(jī)協(xié)同查找線路故障點(diǎn)

在輸電線路故障點(diǎn)查找中，人工與小型無人機(jī)各具優(yōu)劣。人工查找故障受到地理環(huán)境、視距、視角等的限制，且故障點(diǎn)查找效率不高；小型無人機(jī)則受到續(xù)航時(shí)間與操作距離限制，難以大范圍長時(shí)間查找輸電線路故障。對此，對于人工在地面難以發(fā)現(xiàn)的線路故障點(diǎn)，兩者共同協(xié)作，輸電線路運(yùn)維人員攜帶小型無人機(jī)深入線路故障現(xiàn)場，利用傳統(tǒng)模式鎖定故障點(diǎn)范圍，操控?zé)o人機(jī)靠近輸電線路，多角度、清晰的展現(xiàn)故障點(diǎn)的實(shí)況，有效解決了輸電線路故障，保障了輸電線路安全運(yùn)行[4]。

3.3、小型無人機(jī)應(yīng)用的案例

2018年8月16日，110kv撈水馬線發(fā)生雷擊跳閘故障，工作人員根據(jù)故障錄波進(jìn)行故障巡視，發(fā)現(xiàn)#019至#024桿塔接地連接位置均出現(xiàn)疑似電弧灼傷痕跡，在16日的巡視中，地面巡視人員通過望遠(yuǎn)鏡、高倍相機(jī)最終無法找到缺陷部位，決定申請無人機(jī)小組進(jìn)行故障查找作業(yè)。17日上午9點(diǎn)，無人機(jī)操作人員到達(dá)現(xiàn)場開展故障巡視工作，參與巡視的無人機(jī)技術(shù)參數(shù)如表1所示。無人機(jī)操作人員在距離故障線路#021桿塔約300m處的一塊空地上操作無人機(jī)起飛，從#024桿塔向#019桿塔逐個(gè)進(jìn)行排查，發(fā)現(xiàn)#022桿塔右線中相絕緣子和金具上有多處放電痕跡。僅僅經(jīng)過1個(gè)巡檢架次，便確定了故障具體位置。在本次無人機(jī)故障查找中，投入人員僅2人，除去路上花費(fèi)的時(shí)間，耗時(shí)不到30min，極大地提高了工作效率，保障了員工安全。

4、總結(jié)

由小型無人機(jī)的實(shí)際應(yīng)用效果來看，小型無人機(jī)飛行靈活，起降方便，能夠?qū)嗡M(jìn)行定點(diǎn)多角度拍攝，將單個(gè)基塔、輸電線路某一點(diǎn)的情況清晰反映。這些優(yōu)勢，必將推動(dòng)小型無人機(jī)在輸電線路巡查中的廣泛應(yīng)用，小型無人機(jī)也將在輸電線路運(yùn)檢維護(hù)這一廣闊的領(lǐng)域發(fā)揮出越來越大的作用。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]徐煦. 無人機(jī)在輸電線路故障點(diǎn)查找上的應(yīng)用與分析[J]. 工程技術(shù)：全文版， 2017（3）：00283-00283.

[3]劉金平. 淺析無人機(jī)在輸電線路故障點(diǎn)查找應(yīng)用[J]. 電工技術(shù)， 2016（9）：00072-00072.

[4]鄧志遠(yuǎn). 無人機(jī)在高壓輸電線路巡視中的應(yīng)用研究[D]. 華北電力大學(xué)（北京）， 2015（8）：120-120.

作者簡介：

鄧遠(yuǎn)寧（1989），男，漢族，湖南長沙市，工程師，碩士，從事輸電運(yùn)檢工作。

楊玉婷（1988），女，漢族，湖南長沙縣，工程師，碩士，從事電力營銷工作。