基于無(wú)人機(jī)的輸電線路運(yùn)維檢修一體化裝置的研究與應(yīng)用

高凱霞

摘要：現(xiàn)當(dāng)今，隨著我國(guó)科技的快速發(fā)展，民用無(wú)人機(jī)技術(shù)發(fā)展的也十分迅速，逐漸深入各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。雖然無(wú)人機(jī)在電力上開始了廣泛的應(yīng)用，但應(yīng)用技術(shù)弱，專業(yè)性不強(qiáng)，未做到深入融合。同時(shí)，輸電線路的運(yùn)維檢修、數(shù)字化管理等應(yīng)用領(lǐng)域都需要無(wú)人機(jī)搭載多種任務(wù)設(shè)備完成相應(yīng)作業(yè)，但這需要多個(gè)無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái)配套相應(yīng)任務(wù)載荷，使得成本高、通用性差、功能單一。所以，研究一套一體化多任務(wù)智能運(yùn)檢無(wú)人機(jī)系統(tǒng)具有重要意義。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī);輸電線路;運(yùn)維檢修;一體化裝置;研究;應(yīng)用

1輸電線路運(yùn)行檢修一體化管理實(shí)施的必要性

在上世紀(jì)50年代，我國(guó)輸電線路采用定期檢修方案，并且該制度延續(xù)了幾十年。定期檢修制度以時(shí)間為核心，在檢修周期制定上、檢修項(xiàng)目認(rèn)證上都要依靠工作經(jīng)驗(yàn)。該方法無(wú)法對(duì)輸電線路工作狀態(tài)、結(jié)構(gòu)組成、設(shè)備質(zhì)量、性能差異展開全面綜合考量，所有檢修工作都要嚴(yán)格按照既定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，缺乏創(chuàng)新力度，很容易造成檢修費(fèi)用高、檢修周期長(zhǎng)等情況發(fā)生，對(duì)輸電線路安全穩(wěn)定運(yùn)行造成了嚴(yán)重影響。在人類進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)電力系統(tǒng)也逐漸朝向數(shù)字化、智能化、高壓化、大電網(wǎng)方面發(fā)展，傳統(tǒng)的定期檢修方案已經(jīng)無(wú)法順應(yīng)電網(wǎng)發(fā)展需求，特別是在“兩網(wǎng)”改造后，電網(wǎng)中的科技含量直線提升，很多設(shè)備采用了自動(dòng)檢修方案，已經(jīng)不需要定期檢修，在此背景下如果依然采用定期檢修方法，勢(shì)必會(huì)造成資源浪費(fèi)，并且會(huì)給正常供電帶來(lái)影響。而運(yùn)行檢修一體化管理方案，可以針對(duì)智能電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀，采取針對(duì)性防護(hù)措施，采用實(shí)時(shí)監(jiān)督檢修方案，可以保證運(yùn)行檢修工作的針對(duì)性，降低資源浪費(fèi)和提升工作效率，所以時(shí)代要求我們必須要采用輸電線路運(yùn)行檢修一體化管理模式。

2一體化裝置設(shè)計(jì)

2.1定位系統(tǒng)

由于電力系統(tǒng)中的輸電線路環(huán)境存在一定的電磁干擾，同時(shí)線路周圍環(huán)境復(fù)雜，需要精準(zhǔn)定位，為避免碰撞其他固定障礙物和屏蔽一定電磁干擾，采用RTK定位系統(tǒng)。

2.2動(dòng)力系統(tǒng)

氫燃料電池、石墨烯電池價(jià)格昂貴，行業(yè)無(wú)人機(jī)無(wú)法民用化，雖然油電供電方式的續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)，但其噪聲大、穩(wěn)定性相對(duì)較差，因此采用純電動(dòng)的智能鋰電池作為動(dòng)力電源。動(dòng)力部件采用無(wú)刷電調(diào)、無(wú)刷電機(jī)和折疊螺旋槳，其中無(wú)刷電機(jī)防水。

2.3一體化地面站

無(wú)人機(jī)地面站采用防水、防塵、防沙設(shè)計(jì)，地面平臺(tái)包含飛行控制平臺(tái)、顯示平臺(tái)、通信平臺(tái)、任務(wù)控制平臺(tái)等。（1）飛行控制平臺(tái)，是飛行控制的操作臺(tái)，具備半自動(dòng)/自動(dòng)飛行控制功能，主要實(shí)現(xiàn)飛行器的飛行控制和應(yīng)急控制。（2）顯示平臺(tái)，主要顯示無(wú)人機(jī)地面站軟件、實(shí)時(shí)飛行圖像、實(shí)時(shí)測(cè)距系統(tǒng)等。（3）通信平臺(tái)，是無(wú)人機(jī)所有機(jī)載通信與地面通信的基站，也是運(yùn)檢中心的通信點(diǎn)。（4）任務(wù)控制平臺(tái)，是控制無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái)任務(wù)裝置的操作平臺(tái)，主要控制任務(wù)裝置的機(jī)械動(dòng)作和工作狀態(tài)。

2.4一體化任務(wù)裝置

一體化任務(wù)裝置主要包括輸電線路通道線樹測(cè)距裝置、導(dǎo)地線異物清障裝置、拋投喊話裝置和三維攝影裝置。（1）線樹測(cè)距裝置，采用毫米波雷達(dá)傳感器作為測(cè)距儀，包括線距裝置和樹距裝置，這兩套測(cè)距裝置包括毫米波雷達(dá)傳感器、微型攝像頭、角度傳感器、轉(zhuǎn)動(dòng)裝置等。（2）一體化清障裝置，具備噴火除異物和激光清障功能。處理環(huán)境無(wú)易燃物或有風(fēng)箏異物時(shí)，采用噴火方式除異物;處理環(huán)境有易燃物或無(wú)風(fēng)箏異物時(shí)，采用激光方式除異物。（3）喊話拋投裝置，采用一體化成型設(shè)計(jì)，包括喊話器、拋投器和攝像頭，主要用于新建輸電線路牽引線架設(shè)、高空運(yùn)輸輕量設(shè)備和對(duì)線路通道違規(guī)建筑/施工進(jìn)行喊話和取證。

3無(wú)人機(jī)選用原則

3.1無(wú)人機(jī)選型原則

無(wú)人機(jī)在人們?nèi)粘Ｉ钪惺亲鳛椤巴婢摺贝嬖?，但是一旦無(wú)人機(jī)具備了電力檢修的使命，其功能、性質(zhì)就發(fā)生了根本性的變化。無(wú)人機(jī)在電力線路巡檢作業(yè)中應(yīng)該具備良好的續(xù)航時(shí)間、抗風(fēng)能力，而且要能夠搭載光學(xué)任務(wù)系統(tǒng)吊艙。中型無(wú)人機(jī)和固定翼機(jī)性能對(duì)比無(wú)人直升機(jī)能夠自主的進(jìn)行升降，其升降功能為內(nèi)控自動(dòng)飛行過(guò)程，不需要人工進(jìn)行操作，減少了外空操作出現(xiàn)意外的風(fēng)險(xiǎn)。

3.2無(wú)人機(jī)模式應(yīng)用

無(wú)人機(jī)進(jìn)行電力線路檢修作業(yè)過(guò)程中，要選擇好其飛行方式，避免無(wú)人機(jī)在極端惡劣天氣情況下墜毀造成損失。無(wú)人機(jī)在進(jìn)行巡檢時(shí)，要和線路保持一定的安全距離，光學(xué)任務(wù)吊艙系統(tǒng)處于無(wú)人機(jī)的下方，為了保證巡視質(zhì)量，避免電磁干擾，要保證無(wú)人機(jī)的飛行空間，要在線路的斜上方飛行。光學(xué)吊艙具有足夠的掃描視角時(shí)，無(wú)人機(jī)可以進(jìn)行單方向的巡視，在較高電壓等級(jí)線路中，無(wú)人機(jī)就需要在線路兩側(cè)進(jìn)行往返巡視。通信鏈路系統(tǒng)是滿足無(wú)人機(jī)進(jìn)行電力線路巡檢工作的重要環(huán)節(jié)，在無(wú)人機(jī)距離地面測(cè)控車比較近，且沒有障礙物阻擋的情況下，通信鏈路一般為直通模式，即無(wú)人機(jī)直接與地面測(cè)控車進(jìn)行信號(hào)數(shù)據(jù)通信。地面中繼模式是在將通信倆路系統(tǒng)中的中繼設(shè)備安裝在線路桿塔上，這種方式成本比較低，但是工作模式復(fù)雜，需要工作人員對(duì)特殊地形下的地面中繼點(diǎn)進(jìn)行規(guī)劃，在實(shí)際安裝過(guò)程中很可能受到當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境因素的影響。要注意電路巡視工作中的不同要求，將不同的無(wú)人機(jī)類型、設(shè)備組成不同的巡檢模式。中型無(wú)人機(jī)加上地面中繼模式就很適合無(wú)人機(jī)無(wú)法直接與地面測(cè)控車進(jìn)行通信的情況，無(wú)人機(jī)距離地面控制車超過(guò)了直視范圍，或者存在障礙物阻礙。無(wú)人機(jī)采集到的圖像和信號(hào)會(huì)首先通過(guò)無(wú)線發(fā)送給塔架中繼終端，中繼終端再轉(zhuǎn)發(fā)給地面的測(cè)控車。地面測(cè)控車發(fā)出的指令發(fā)送到中繼終端，然后在通過(guò)中繼終端轉(zhuǎn)發(fā)給無(wú)人機(jī)。

結(jié)語(yǔ)

輸電線路運(yùn)維檢修一體化裝置的研究與應(yīng)用，是電力行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。毫米波雷達(dá)測(cè)距、一體化無(wú)人機(jī)、自動(dòng)巡檢系統(tǒng)和數(shù)字化管理系統(tǒng)的研究與應(yīng)用，雖然存在很多缺陷和不足，但其對(duì)無(wú)人機(jī)在電力行業(yè)的快速發(fā)展起著推動(dòng)作用。

參考文獻(xiàn)

[1]羅弦. 電力系統(tǒng)輸電線路運(yùn)檢一體化管理研究[J]. 建材與裝飾，2018（47）：197-198.

[2]王志剛. 對(duì)輸電線路運(yùn)檢一體化管理的探討[J]. 企業(yè)改革與管理，2018（18）：47+54.

[3]彭向陽(yáng)，劉正軍，麥曉明，等.無(wú)人機(jī)電力線路安全巡檢系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)[J].遙感信息，2018（1）：51-57.