輸電線路運維檢修中無人機的應用研究

郭新建

摘 ?要：我國電力線路覆蓋范圍極廣，電力部門每年都需要花費大量的人力和物力來檢查線路，部分環(huán)境惡劣的區(qū)域難以進入，很難進行維護工作。無人機巡線安全系數(shù)高，輸電線路圖像顯示清晰，能發(fā)現(xiàn)供電設備的運行狀態(tài)。當前，無人機的使用已成為我國輸電線路檢測的重要手段。本文主要分析輸電線路運維檢修中無人機的應用，研究無人機在輸電線路運維檢修方式，推動電力巡檢工作現(xiàn)代化發(fā)展。

關鍵詞：無人機;輸電線路;運維檢修

引言：無人機巡檢因其高效、實用和安全的特點，成為我國高壓輸電線路巡檢的重要手段。無人機的成像和攝影技術取代了人工拍攝檢測，在推動電力行業(yè)的發(fā)展方面具有非常重要的現(xiàn)實意義。因此，無人機在巡檢中的應用不僅是當前的發(fā)展趨勢，也是研究的熱點內(nèi)容。

1目前我國輸電線路巡檢方式

目前，我國的輸電線路的巡檢方式包括人工巡檢、機器人巡檢、直升機巡檢和無人機巡檢。人工巡檢是一種較傳統(tǒng)的巡檢方式，由于輸電線路廣泛分布在不同的環(huán)境且線路極長，所以人工檢查的工作難度非常大。機器人巡檢是一種較新型的巡檢方式，特別是對于高壓輸電線路，機器人可進行自動檢查。然而，目前機器人檢測速度很慢，工作距離相對較短。因此，檢測機器人的工作效率和工作范圍還有待提高。直升機巡查主要由帶機組的直升機完成。直升機可以拍攝電力線的當前狀態(tài)，以便進行巡邏檢查。然而，這種巡檢方法需要投入大量的成本和人力資源，因此無法廣泛應用。無人機巡邏檢查主要應用無線遙控設備和機身編程系統(tǒng)，可通過其成像設備收集信息，并通過信息傳輸設備將信息傳輸至地面工作站，還可以執(zhí)行危險的巡檢工作，提高工作效率和輸電線路檢查質量。與上述三種巡檢方式不同，無人機巡檢成本低、工作效率高、精度相對較高，因此在未來的巡檢工作中會得到廣泛的應用。

2無人機輸電線路巡檢優(yōu)勢

傳統(tǒng)的巡檢方法主要采用人工檢測，即借助人眼、紅外熱像圖等設備來確定傳輸線的安全距離是否符合規(guī)范和要求，之后再進行直接檢測。然而，這種檢查模式將受到所用檢查設備和輸電線路位置限制。如果將無人機用于輸電線路的檢測，可以有效彌補傳統(tǒng)人工檢測的不足[1]。下面是應用無人機巡檢的優(yōu)點：

2.1不受地理環(huán)境限制

我國的部分地區(qū)地勢崎嶇、環(huán)境險惡，這給輸電線巡檢工作帶來極大的困難和挑戰(zhàn)。與傳統(tǒng)的巡檢方式相比，無人機巡檢不會受到任何地理環(huán)境的影響。運用無人機進行輸電線路巡檢能夠將輸電線路中的絕緣體、導線和地線等其他設備通過近距離、多角度的方式展現(xiàn)在人們眼前，這不僅提高了線路檢查的效率，還降低了人工作業(yè)的風險，同時相比于傳統(tǒng)檢測方式，無線電巡檢還能給工作站提供更加全面的有效信息。

2.2不受氣候條件影響

無人機輸電線巡檢的機動性和安全性均比較高，且不受氣候條件的限制。對于那些無法進行手動操作或者氣候條件極為惡劣的地區(qū)，可以用無人機來展開每日的輸電線路巡檢工作，不僅提高了巡檢效率，還大大降低了操作風險。

2.3大大提高巡檢質量

無人機在巡檢輸電線路時能夠執(zhí)行快速飛行和懸停等功能，因此它可以方便快捷地監(jiān)測輸電線路中的硬件、導線、地線、桿塔等其他部件的質量，并且能夠將相應的輸電線路影像實時傳輸?shù)綔y量站和控制站，這使得測量站和控制站能更好地分析輸電線路是否存在零件損壞等問題。

2.4操作靈活，作業(yè)效率高

更重要的是，無人機可以配備不同的檢測設備來執(zhí)行不同的輸電線路巡檢任務。例如，其可以發(fā)現(xiàn)輸電線路連接處和接地電纜等部件的質量問題，還可以測量輸電線路走廊中的樹木和高層建筑是否超高，以免發(fā)生線路故障。然而，在使用無人機對輸電線路進行檢查的過程中，仍需要人工來建立科學的檢查路線方式，以確保工作人員能夠從多個角度觀察輸電線路，確保輸電線路檢查全面、高效。

3無人機在輸電線路巡檢的應用

3.1無人機和地面工作站的功能

無人機巡檢系統(tǒng)主要由無人機、信息采集設備、通信設備和地面工作站組成。它可以通過手動遙控控制飛行線路和停留位置，然后通過其信息采集設備采集傳輸線路的實際情況，完成信息采集后，通過通信設備將信息傳輸?shù)焦ぷ髡?。無人機主要是在工作人員的操作背景下完成信息的獲取，根據(jù)各種指令完成工作。無人機可以控制輸電線路的絕緣子、夾具、導線、地線和塔架，并進行檢查，查看是否有異物懸掛在輸電線路上導致電線斷裂或通過接觸點的加熱缺口掉落[2]。操作無人機的地面工作站主要任務是遠程控制無人機并時刻保持與無人機的通信，引導無人機收集信息。地面工作站可以對無人機進行遠程控制，這是無人機區(qū)別于其他巡檢方式的功能特點之一。同時，地面工作站必須引導無人機使用空中設備多次采集信息，并確定采集信息的位置。同時，地面工作站必須確保始終在傳輸線上收集信息，以完成無人機巡檢工作。

3.2輸電線路測距中的應用

無人機在輸電線路測距中的應用十分廣泛。從理論上講，傳統(tǒng)的遠程測距技術存在著測距范圍小、精度低、不能適應特殊環(huán)境等缺陷。無人機輸電線路測距能夠很好地彌補了這些傳統(tǒng)技術的缺陷和不足。無人機輸電線路測距這一方式可以借助超聲波設備從頂部測量傳輸線，顯著的提高了傳輸線的精度和傳輸?shù)男?。例如，中國河北北部電力公司使用無人機技術測量輸電線路走廊下方的樹木屏障對比經(jīng)緯

3.3輸電線路架設中的應用

在傳統(tǒng)的輸電線路施工過程中，主要采用人工架設，但這種方式的輸電線路施工將消耗大量的勞動力成本，施工周期相對較長，線路施工風險相對較高。若能夠在輸電線路建設過程中合理運用無人機設備，就可以提高輸電線路架設的質量、效率和安全性，減少對森林資源的破壞，進而為中國電網(wǎng)建設注入新的活力。無人機在輸電線路架設放線中的應用方案主要包括如下幾個流程：

3.3.1施工準備

輸電線路運維檢修前的準備工作。在啟動主牽引繩之前，必須選擇線路兩端視野良好的開闊地面作為無人機的起飛點，并將牽引繩頭放在無人機上。

3.3.2展開作業(yè)

在主拖纜部署期間，有必要進行施工耐張段的安裝，并為無人機作業(yè)選擇適當?shù)倪\行時間，操作如下：無人機操作員必須停留在起始塔下方，遠程檢查無人機，以將牽引繩帶到第一個基地塔的頂部，然后沿著輸電線路的方向飛到下一個基地塔。在第二座基塔線路高空與操作人員確認后，可選擇“拋繩”或通過預掛滑車飛至第三座基塔，作業(yè)完成后繼續(xù)飛至第四座基塔，直到當天的任務完成。

3.4無人機的技術創(chuàng)新

無人機已被用于輸電線路的巡查工作，但其某些功能仍需改進，且還能夠開發(fā)更多的新的技術。比如創(chuàng)新無人機巡檢技術，讓無人機能夠實現(xiàn)自主導航。無人機通過傳輸照片等信息的方式讓地面工作人員發(fā)現(xiàn)輸電線路本身的故障點，及時處理寬帶和生產(chǎn)信息的傳輸問題，進而協(xié)調(diào)管理工作。創(chuàng)新無人機技術就要加強無人機的避障功能，在對輸電線路進行巡檢的過程中需要防止無人機撞擊輸電線路，避免對已經(jīng)損壞的輸電線路造成二次傷害[3]。創(chuàng)新無人機技術，保障無人機在極端惡劣天氣中能夠正常作業(yè)。部分輸電線的巡檢工作不得不在惡劣的環(huán)境中進行，因此需要重視在極端天氣中無人機能否正常應用。為了優(yōu)化無人機巡檢系統(tǒng)，需要改進機身、自身重力和無人機旋翼等部位。創(chuàng)新無人機技術，要保障無人機能夠進行實時巡檢工作，并將信息及時傳輸給地面工作站。

結語：綜上所述，無人機在輸電線路中有許多應用方向，無論輸電線路的運營類型如何，無人機都可以提高輸電線路檢查運營、施工運營和遠程運營的質量、效率和安全性，確保輸電線路正常運行，有效提高中國輸電線路建設和檢查的工作效率。

參考文獻：

[1]邵瑰瑋，劉壯，付晶，等.架空輸電線路無人機巡檢技術研究進展[J].高電壓技術，2020，46（01）：14-22.

[2]梁華貴，孫建明，朱先啟，等.基于無人機的輸電線路運維檢修一體化裝置的研究與應用[J].電工技術，2019（18）：34-36.

[3]王燾榮.電力檢修無人機避障策略研究[D].西南石油大學，2017.