電力輸電線路巡檢中無人機的應用

鄒奇錦

關鍵詞：輸電線路;巡檢;無人機

引言

為了滿足人們的電力需求，電力輸電線路不斷增多，分布范圍越來越廣泛，許多輸電線路都位于地勢復雜、環(huán)境惡劣區(qū)域，這大大增加了電力輸電線路的故障發(fā)生幾率。為了確保電力的正常供應，就必須要對這些輸電線路進行及時的修復或更換，因此，確保電力輸電線路的巡檢工作的高效性是非常重要的。無人機在電力輸電線路巡檢工作中有著巨大的應用優(yōu)勢，其能夠有效代替人來進行電力輸電線路巡檢，使巡檢人員能夠通過無人機來檢查輸電輸線的故障情況，從而大大減少了登塔高空作業(yè)，有效減輕了巡檢人員的工作強度。

1無人機巡檢技術概述

電力巡檢工作主要負責及時、準確的巡視監(jiān)測電力線路、附屬設備的運行狀態(tài)及電力線路周邊的環(huán)境，排查故障、排除安全隱患，確保輸電線路安全。電力巡檢的傳統(tǒng)方法為人工巡檢，巡檢的工作人員通過輔助設備巡視電力線路和相關設備。該方式不僅效率低，且在進行高危作業(yè)、面對各種惡劣環(huán)境時，工作人員的人身安全也受到了較大的威脅。以人工巡檢為主的巡檢方式工作量大、效率低、成本高，已不能適應如今電力發(fā)展建設的需求。因此，需要更為高效、安全、低成本的方式實現(xiàn)電力巡檢作業(yè)。

無人機是由無線控制、操作的不載人飛行器，其成本較低、空域限制小，且能夠完成載人飛機不宜執(zhí)行的航拍任務。因此，無人機能夠為電力巡檢提供低成本、高性能、高穩(wěn)定性的專業(yè)航空攝影飛行平臺。傾斜攝影測量技術具有高精度、全方位、真實性等優(yōu)點，能夠根據(jù)多個視角的全方位觀察，更為真實地展現(xiàn)出實際地物的情況，得到更高精度的有用信息。此外，其還能通過定位、融合、建模等技術得到真實的三維模型。

固定翼無人機、無人直升機和多旋翼無人機為常用電力專用無人機，其各有優(yōu)缺點，應用于不同的巡線場合。固定翼無人機飛行速度快，續(xù)航時間長，但不能懸停于空中，適用于進行輸電線路通道大范圍、長距離巡檢。無人直升機飛行靈活，能快速準確的進行輸電線路作業(yè)，現(xiàn)已基本運用到對輸電線路通道環(huán)境監(jiān)測，交叉跨越復核檢查，重要隱患監(jiān)控等方面的巡視工作。多旋翼無人機最大的特點便是能垂直起降，飛行控制靈活，穩(wěn)定性高，可應用在電氣線路設備的參數(shù)收集、故障查找等任務中。在故障段確定的情況下，多旋翼無人機能在接近線路處進行空中懸停，完成輸電線路桿塔設備、絕緣子等定點目標的精益化巡檢工作?？偨Y以上各類無人機的優(yōu)缺點與當前電力生產(chǎn)工作實際相結合，架空輸電線路的巡線建議使用固定翼無人機搭配小型旋翼機或無人直升機進行。而固定翼無人機和無人機直升機的價格相對較高，基于巡線頻率與性價比綜合考慮，價格便宜且操控靈活的小型旋翼機是現(xiàn)階段最值得推廣的機型.

2電力輸電線路人工巡檢中無人機的應用研究

2.1電力輸電線路全方位巡檢中的應用

無人機巡航系統(tǒng)則指利用無人機搭載可見光、紅外等檢測設備，完成架空輸電線路巡檢任務的作業(yè)系統(tǒng)，包括無人機分系統(tǒng)（通過遙控指令完成飛行任務的無人機系統(tǒng)）、任務載荷系統(tǒng)（完成檢測、采集和記錄架空輸電線路信息等特定任務功能的系統(tǒng)）、綜合保障系統(tǒng)（保障無人機巡檢系統(tǒng)正常工作的設備和工具的集合）。

無人機線路巡檢過程中，一方面需接收來自地面控制中心的控制信號，以實現(xiàn)導航、巡線、避障等工作;另一方面需把巡檢過程中拍攝的照片、巡檢的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡傳輸?shù)降孛嫘畔⑻幚碇行摹o人機線路巡檢過程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)很龐大，僅依靠存儲設備不能滿足其要求，往往需要將這些數(shù)據(jù)傳到地面信息處理中心，所以能否及時、有效、正確地將巡檢的數(shù)據(jù)傳回，直接影響到無人機線路巡檢的質量。輸電線路常布設在人跡罕至的區(qū)域，其地理位置復雜，地形變化多樣，高山、樹林、建筑、高壓輸電線路的電磁干擾物對無線網(wǎng)絡的傳輸具有很大的影響，因此建立一個安全、可靠、通信能力強的無線傳輸通道非常重要。

2.2電力輸電線路異物清除中的應用

在電力輸電線路巡檢工作中，經(jīng)常會遇到輸電線路中存在異物的情況，如果不將這些異物進行及時的清除，便可能會引起輸電線路故障，甚至還會因此而發(fā)生觸電事故。巡檢人員經(jīng)常需要通過人工的方式來清除異物，這大大增加了巡檢人員的安全風險，無人機的出現(xiàn)，使其在電力輸電線路的異物清除中發(fā)揮著重要的作用，在應用無人機清除輸電線路中的異物時，傳統(tǒng)的方法是在無人機的機載部分搭載激光二級管模組，通過光線的聚焦作用來燒斷異物，考慮到激光二極管模組所發(fā)射的激光是平行的，因此需要利用凸透鏡來聚焦光線，并且光線的聚焦點需要準確的落在異物之中，在燒斷異物過程中，巡檢人員需要確保無人機和周邊的帶電設備能夠保持一定的距離，而且異物在受到風力的作用下會晃動，這也使巡檢人員在操控無人機來清除異物時存在較大的難度，異物清除的效率較低。通過對傳統(tǒng)的無人機清除異物方法進行改進，將電涯、激光模組以及控制模塊在多旋翼無人機中進行搭載，并由巡檢人員通過云臺攝像頭來觀察異物所在位置，通過對無人機的位置進行調整，能夠使激光模組的焦點正好處于異物位置，此時巡檢人員便可利用GPRS遠程控制繼電器來開啟激光模組，從而使模組發(fā)射的激光能夠很快燒斷異物，進而實現(xiàn)對電力輸電線路中異物的快速清除。

3無人機巡檢技術的發(fā)展前景??????? 首先在高壓輸電線路中引進無人機巡檢技術，將能夠在故障發(fā)生的第一時間高效、快速、真確的找到故障位置，能夠對可能引發(fā)故障的地點進行及時的巡檢，提高了高壓輸電線路的穩(wěn)定性。其次，若高壓輸電電網(wǎng)的某個路段或者局域設備發(fā)生故障，無人機能夠快速對故障進行定點，并且該過程成本低、速度快、效率高，操作安全、可靠。然后，無人機可以在高壓輸電線路的絕緣子或某個特定位置進行準確的對應懸停檢查，該方法操作便捷，可以降低檢查人員的工作負擔，在一些惡劣的極端氣候環(huán)境中無人機更不會受到天氣影響，因此更具有巡檢優(yōu)勢。最后，在無人機內部安裝的陀螺穩(wěn)定可見監(jiān)視器與紅外線成像儀設備可以承擔對高壓輸電線路的實時監(jiān)測、檢測、錄像、巡檢等工作，還可以克服復雜地形地貌進行巡邏檢查，從而避免人工檢查時發(fā)生危險，也可以進一步的提高高壓輸電線路檢查效果，確保高壓電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性與可靠性不受影響。

結語

總而言之，在電力輸電線路巡檢工作中，無人機有著巨大的應用優(yōu)勢，有效代替了人來進行高效準確的巡檢工作，大大減輕了巡檢人員的工作強度，并且可對輸電線路的故障點進行準確快速的排查，降低了人力物力的投入，有效保障了電力輸電線路巡檢工作的安全，大大促進了電力領域的技術革新。

參考文獻：

[1]侯飛.電力專用無人機的巡檢技術應用分析[D].華北電力大學（北京）碩士論文，2017（06）.

[2]周志文，周昌昌，路明悅.淺析固定翼無人機在輸電線路巡視中應用[J].中國電業(yè)（技術版），2017（11）：431-435.

[3]張昌賽，劉正軍，楊樹文，等.大型無人機輸電線路巡檢數(shù)據(jù)采集與處理關鍵技術[J].測繪通報，2017（（S1）：136-139

[4]楊成順，楊忠，葛樂，等.基于多旋翼無人機的輸電線路智能巡檢系統(tǒng)[J].濟南大學學報（自然科學版），2018，27（4）：358-362.

[5]李力.無人機輸電線路巡線技術及其應用研究[D].長沙：長沙理工大學，2017.