淺析無人機對架空電力線路巡檢技術與綜合應用

作者簡介：羅任剛（1990.02-），男，貴州興仁人，本科，助理工程師，主要從事工作：輸電線路運行維護與檢修。

摘 要： 電力企業(yè)是我國經(jīng)濟重要的支柱型企業(yè)，可以為人們提供日常所需的電能。隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，電網(wǎng)的建設規(guī)模不斷擴大，電力線路增多，而部分電力線路所處區(qū)域的環(huán)境復雜，致使電力建設與巡檢難度明顯增加，本文從無人機在輸配電線路巡檢與架線施工中的優(yōu)勢分析入手，論述了無人機技術在輸配電線路巡檢與建設中的具體綜合應用。

關鍵詞： 架空電力線路;無人機;線路巡檢;施工帶電跨越

【中圖分類號】TM755 【文獻標識碼】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.25.172

1 無人機在輸配電線路施工與巡檢中的優(yōu)勢

無人機是近年來新興的一項技術，在諸多領域中得到廣泛應用，對于輸配電線路精細化巡視、電力線路故障排查、現(xiàn)場施工安全管控、架線跨越帶電施工來說，無人機的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在如下幾個方面：

1.1 可有效降低巡檢成本

我國有很多輸配電線路架設在山區(qū)，傳統(tǒng)的人工巡檢方式存在較高的風險，且桿塔上端精細化的巡查工作具有一定的難度，為滿足工作需要，常常會增加投資。而無人機并不會受到地形的限制，在有效的飛行距離內(nèi)，作業(yè)人員只要操控無人機便可從不同的角度對輸電線路上的設備進行巡視檢查，減輕了人員的工作量，相關費用也隨之降低。此外，由于巡檢人員無需親臨現(xiàn)場，從而使得作業(yè)安全性得到可靠保障，避免了安全事故的發(fā)生。

1.2 提高線路故障排查效率

電力是當今市場賴以生存的基礎，必須是經(jīng)濟發(fā)展的先行者，在國民經(jīng)濟中占有極其重要的地位。輸配電線路的正常運行是極其重要的，架空線路常見的停電故障性質(zhì)有接地故障、斷線故障和短路故障，然而部分故障是易通過地面人員肉眼檢查發(fā)現(xiàn)的，可用無人機搭載故障查找設備，替代人工檢測，更高效完成任務。優(yōu)勢在能有效對比分析，能全面掌握整段線路現(xiàn)場情況，減少現(xiàn)場工作工作時間，提高工作效率，降低作業(yè)風險。

1.3 架空電力線路帶電異物消除

暴露于野外架空線路，常常遭受外部的影響，如風箏、廣告布等物體落掛在導線上，使線路存在安全隱患。為減少停電時間或者不停電，減少高空作業(yè)風險，使用無人機搭載噴火裝置處理該類缺陷，降低作業(yè)安全風險。

1.4 施工現(xiàn)場安全管控更全方位

近年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，電力投資也逐漸增加，施工現(xiàn)場現(xiàn)場安全管控尤為重要，落實現(xiàn)場作業(yè)前停電、驗電、掛接地線等安全措施。在復雜的作業(yè)中，無人機輔助檢查安全措施落實，同時可快速了解作業(yè)現(xiàn)場施工、監(jiān)護等情況。

1.5 降低帶電跨越架線施工成本

無人機可用于牽引繩索和提升物體，如在新架設架空線路施工及檢修更換導地線跨越帶電線路施工過程中，在帶電封網(wǎng)時，使用無人機牽引小號絕緣繩，通過小號絕緣繩牽引絕緣中號絕緣繩，最終完成絕緣網(wǎng)布置。避開封網(wǎng)設備牽引時與導地線直接接觸，避免了被跨越帶電線路損傷，提高了供電可靠率。

1.6 電力線路巡檢更為高效快捷

無人機基本不會受自然環(huán)境和氣候條件等因素的影響，在可能發(fā)生自然災害的地區(qū)利無人機對輸配電線路進行巡檢，可以在較短的時間內(nèi)順利完成任務。無人機具備快速巡檢的能力，通過在指定位置進行懸停，可檢查線路上的設備，確定缺陷，并對巡檢結(jié)果進行實時回傳，整個過程耗時較少。此外，無人機巡檢前基本不需要進行較長時間的準備，大部分無人機在80s以內(nèi)便可起飛，當一個區(qū)域內(nèi)的線路巡檢完成后，可以快速轉(zhuǎn)移至下個區(qū)域，有效縮短了輸電線路的巡視檢查時間。

在線路故障檢查時，無人機能夠快速檢查桿塔頂部設備缺陷情況，減少登桿檢查流程，能夠補充人員地面檢查的盲區(qū)，減少作業(yè)人員登桿流程，降低作業(yè)風險，提高工作效率。

1.7 巡檢與施工技術更上新臺階

隨著無人機技術的不斷發(fā)展和完善，其功能日漸強大，通過搭載不同的平臺和系統(tǒng)，可以使無人機具有更多的功能，如繩索的牽引、設備缺陷快速查找、故障定位、實時監(jiān)測等等。由此使得無人機的巡檢更加全面，線路的跳閘次數(shù)和停電時長隨之減少，確保了整個電網(wǎng)的運行安全性和穩(wěn)定性，給供電可靠性提供了有效保障。

2 無人機技術在輸配電線路巡檢與施工中的具體應用

2.1 無人機巡檢系統(tǒng)與管控平臺

利用無人機對輸配電線路進行巡視檢查，需要一套無人機巡檢系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)對無人機的巡檢路線進行規(guī)劃，利用平臺對線路上的設備進行拍照和攝像，并對相關數(shù)據(jù)進行采集，然后回傳給地面控制站。

無人機巡檢系統(tǒng)特點有：第一，可以垂直起降，不需要任何的輔助裝置以及專門的機場與跑道，對環(huán)境沒有較高要求，能夠在野外任意地方起降;第二，具備較高的飛行精度，能夠進行長時間的懸停與飛行;第三，無人機的速度有著較大的可控范圍，同時有著較高的智能化水平，可以實現(xiàn)程控自主飛行、返航等多種功能;第四，光電吊艙能夠?qū)κ重S富的設備進行搭載，不僅有可見光，還包括紅外熱像儀、紫外成像儀，可在夜間進行使用，兩者之間互補，同時與可見光巡視進行結(jié)合，可以顯著提升檢測工作的準確性，為故障搶修爭取時間。

2.2 確定巡檢項目

利用無人機對輸電線路進行巡檢時，應當對具體的巡視檢查內(nèi)容進行確定，常規(guī)的巡檢包括線路通道、線路本體及附屬設備，可以細分為輸電線路范圍、點位和精細巡檢三個部分。通過無人機搭載的云臺對輸電線路本體及附屬設備的異常損壞進行檢測，或是借助紅外成像儀對設備的異常發(fā)熱進行檢測。具體的巡檢項目有線路走廊內(nèi)的高桿植物、地質(zhì)災害、施工作業(yè)、構筑物等情況;桿塔、導線、金具、基礎;防雷裝置、標志牌以及各種監(jiān)測裝置等。

2.3 巡檢流程

2.3.1 勘察作業(yè)區(qū)域

利用無人機系統(tǒng)對輸配電線路進行巡視檢查前，相關人員應當先對線路周邊進行細致勘察，核實桿塔名稱、地標物等數(shù)據(jù)，無人機在單次巡檢作業(yè)路徑應選擇易觀察，能夠節(jié)約電池等能量的地段，隨后對無人機的起落降場地進行選取，應當確保場地周圍無高聳的建筑和樹木，面積應當在4平方米以上，同時要盡可能遠離信號干擾源。

2.3.2 準備起飛

無人機起飛前，檢查無人機安裝，電池電量等情況，檢查無人機各部件連接，圖傳及信號穩(wěn)定情況，相關人員應當對周邊的環(huán)境及天氣進行觀察，看是否滿足起飛條件，同時應對本次的巡檢任務進行確定，依據(jù)現(xiàn)場情況，編制無人機飛行方案，若是在自助模式下飛行，必須提前進行路線規(guī)劃，隨后對無人機進行調(diào)試，由兩名工作人員對無人機進行檢查確認，設置警示線，準備起飛。

2.3.3 無人機升空與巡檢

當現(xiàn)場指揮人員確認無人機可以起飛之后，便可發(fā)出相關指令，并對無人機的升空時間進行準確記錄。此時，操作人員可借助遙控器，對無人機進行操控，使其進入到預先規(guī)劃好的航線內(nèi)，若是遇到特殊情況，導致無人機不能在規(guī)劃的路線中航行時，必須終止飛行，對方案進行優(yōu)化調(diào)整。可將無人機的飛行速度設定在7-8m/s，當需要對輸電線路進行精細巡檢時，可降低飛行速度，控制在3-4m/s。監(jiān)護人員實時提醒無人機狀態(tài)、與交叉跨越物情況，作業(yè)現(xiàn)場操作人可按照無人機實時畫面，對云臺的角度進行調(diào)整，并完成錄像和拍照等操作，從而獲取相關數(shù)據(jù)。

2.3.4 無人機回航

無人機進行巡檢時，現(xiàn)場負責人可以按照一定能夠的時間間隔，向操作人員提供狀態(tài)信息，若是達到預警值，則可通知操作人員對無人機進行回航操控。在回航前，操作人員應對風向及風速進行判斷，據(jù)此對回航速度進行調(diào)整，無人機回航的過程中，必須保持飛行平穩(wěn)，緩慢地減速并下降，同時確認場地滿足降落條件后，讓無人機安全降落，關閉電源，填寫本次巡檢飛行記錄，形成報告。

3 結(jié)論

綜上所述，輸配電線路在架線施工與巡視檢查的綜合應用是一項較為重要的工作，為了減少線路故障停電時間，提高線路巡檢效率，減少線路配合停電時間，提高現(xiàn)場安全管控水平，可對先進的無人機技術進行合理應用。通過牽引絕緣繩帶電跨越封網(wǎng)、搭建無人機巡檢系統(tǒng)，對巡檢項目進行確定，明確巡檢作業(yè)流程，從而確保無人機巡檢順利進行。

參考文獻

[1] 董衛(wèi).無人機在輸電線路巡檢應用中的操作措施[J].通訊世界，2019（07）：214-215.

[2] 陳華超，鄧百川，張光明。無人機巡檢輸電線路技術的應用探析[J].科技風，2018（04）： 162-162.

[3] 羅宣舉.無人機在電力輸電線路中的各種應用[J].中國設備工程，2018（22）： 180-181.

[4] 吳立遠，畢建剛，常文治.配網(wǎng)架空輸電線路無人機綜合巡檢技術[J].中國電力，2018 （01）： 123.