無人機在架空輸電線路巡檢中的運用實踐分析

洪劍聰

摘要：近年來電網(wǎng)覆蓋區(qū)域日益廣泛，架空輸電線路的建設(shè)環(huán)境也愈加復(fù)雜，使線路巡檢工作的難度不斷增大。為了滿足架空輸電線路巡檢任務(wù)的需求，電力企業(yè)開始引入無人機技術(shù)，從這些年的實際情況來看，無人機用于架空輸電線路巡檢有優(yōu)勢也有不足。基于此，本文對無人機在架空輸電線路巡檢中的運用實踐進行分析，并對無人機三維建模和RTK技術(shù)的應(yīng)用做簡單介紹。

關(guān)鍵詞：無人機;架空輸電線路;線路巡檢

架空輸電線路具有建設(shè)速度較快、建設(shè)成本較低的特點，在輸電系統(tǒng)中最為常見[1]。隨著社會經(jīng)濟的進步，我國電力事業(yè)取得了顯著的發(fā)展，同時電力巡檢工作也面臨著更加嚴峻的考驗，尤其是架空輸電線路的線路巡檢工作，受線路長度和高度、途徑區(qū)域地形和氣候等各種因素的影響，工作效率低且安全性差。無人機作為一項新的技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中，下文將圍繞無人機在架空輸電線路巡檢中的運用實踐進行分析。

一、無人機在架空輸電線路巡檢中的運用

無人機即無人駕駛飛機，是利用無線電遙控設(shè)備操縱的不載人飛機。利用無人機代替人工進行架空輸電線路巡檢，就是將小型照相機、攝像機、紅外測溫裝置等設(shè)備固定在無人機上，通過遙控裝置和控制程序?qū)€路進行拍攝和監(jiān)測，最后工作人員根據(jù)無人機獲取的信息分析線路的運行狀態(tài)和對已經(jīng)發(fā)生的故障進行診斷。

（一）巡檢內(nèi)容

1.正常巡檢;是指對架空輸電線路進行定期的常規(guī)巡視和檢查，如通過無人機搭載的小型照相、攝像設(shè)備檢查桿塔、導(dǎo)線、絕緣子串、固定螺栓、線路等外部可見部件的情況，通過搭載的紅外測溫裝置檢查輸電線路中各部件連接或焊接部位有無發(fā)熱情況等。

2.故障巡檢;是指在架空輸電線路發(fā)生故障后，對線路特定位置進行的臨時的特定項目的檢查。工作人員通過對故障的初步分析判斷出故障發(fā)生的可疑區(qū)段和部位，然后操縱無人機至可疑區(qū)段進行相關(guān)檢查，最后依據(jù)無人機傳回的圖像、影像等信息對故障原因、故障位置、故障特點進行最終判斷并制定故障排除方案。

3.特殊巡檢：是指在惡劣天氣和氣候（高溫、低溫、大風(fēng)、暴雨、大雪、雷電等）發(fā)生自然災(zāi)害（泥石流、地震等）或線路荷載發(fā)生較大變化時，利用無人機對相關(guān)線路區(qū)段進行針對性檢查。

（二）運用實踐

1.人工難以到位的線路巡檢

隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的不斷加快，架空輸電線路線下及周邊環(huán)境日趨復(fù)雜，有的輸電線路桿塔周邊因為施工建設(shè)形成孤島，有的輸電線路被高墻建筑圍繞，這些人工難以達到的位置可以通過無人機進行巡檢。

2.途經(jīng)大片樹林的線路巡檢

還有一些架空輸電線路建設(shè)在大片樹林中，人工地面巡檢時視線會被枝干樹葉遮擋，難以判斷巡視線路區(qū)段的真實情況。以往這種情況下工作人員會為了方便巡檢砍伐線路周邊樹木，但是使用無人機在高處進行全方位的檢查就能在保護樹林不受破壞的情況下完成巡檢任務(wù)。

3.需要人工登檢的線路巡檢

在一些輸電線路故障時，為了查找故障原因有必要做登桿檢查。人工登檢具有一定的危險性，特別是高壓線路和桿塔承載力較差的線路，非常不適合人工登桿檢查，而利用無人機不僅能避免工作人員因高空作業(yè)發(fā)生安全事故，還能提升巡檢效率，實踐證明，應(yīng)用無人機代替人工登桿檢查至少可以節(jié)省30%的時間[2]。方法是在無人機上搭設(shè)小型攝像機和紅外線測溫儀，檢查塔頭部位各類金具、絕緣子、附屬設(shè)施部件的運行狀態(tài)以及各部件之間連接位置的溫度是否正常，從而發(fā)現(xiàn)可疑故障點。

4.危險線路故障點的巡檢

架空輸電線路由于建設(shè)在戶外，常在大風(fēng)天氣時發(fā)生異物搭掛進而導(dǎo)致線路故障，此時需要巡檢人員前往檢查維修。當(dāng)故障放電點在導(dǎo)線檔距中央時，人工地面巡視和人工登檢都存在困難和安全風(fēng)險，尤其是當(dāng)故障點在橫擔(dān)結(jié)構(gòu)尺寸緊湊或是異型結(jié)構(gòu)的桿塔時，人工巡檢更加困難和危險，這種情況就適合使用無人機進行巡檢。

二、無人機三維建模和RTK技術(shù)的應(yīng)用

三維建模技術(shù)和RTK技術(shù)應(yīng)用是現(xiàn)階段無人機輸電線路巡檢的重點研究方向之一。

電力通道巡檢的重要內(nèi)容是測量電力線路與下方地物（如樹枝）的距離，若兩者距離低于正常范圍則說明存在安全隱患，須盡快清理處置，將三維建模技術(shù)應(yīng)用于無人機電力通道智能巡檢中，能夠提升巡檢精確度，提高巡檢質(zhì)量和效率。方法是：線路巡檢之前根據(jù)桿塔坐標、塔類型、塔高度等相關(guān)信息規(guī)劃無人機航線，在飛行控制軟件中設(shè)置飛行路徑、飛行高度、飛行速度、地面分辨率、重疊度等參數(shù)，在無人機上搭載高清相機，無人機執(zhí)行電力通道巡檢任務(wù)時可將相機采集到的影像數(shù)據(jù)進行空中三角測量、密集匹配、DSM生成、DOM生成及實景三維建模等一系列處理后獲得高精度的實景三維模型，再結(jié)合電力通道數(shù)據(jù)分析線路與下方地物之間的距離，判斷是否存在安全隱患。

RTK（Real-time kinematic，實時動態(tài)）定位技術(shù)是以載波相位觀測值為根據(jù)的高精度實時定位技術(shù)，是GPS測量技術(shù)發(fā)展的一個新突破，它能夠?qū)崟r地提供測站點在指定坐標系中的三維定位結(jié)果，精度可達厘米級[3]。將RTK技術(shù)應(yīng)用于無人機電力巡檢中，能夠提升無人機抗干擾能力，提高巡查精度和效率，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)無人機自主起飛、自動駕駛、智能化規(guī)劃巡檢路線、精準略低等功能。另外，RTK技術(shù)兼具的定向?qū)Ш焦δ苣軌驅(qū)崟r監(jiān)測無人機的飛行位置信息，當(dāng)無人機飛行到安全區(qū)域外時可迅速發(fā)出警報并限制其繼續(xù)自主飛行，從而保證無人機的安全。

結(jié)語

隨著電力事業(yè)的不斷發(fā)展，架空輸電線路的建設(shè)規(guī)模越來越大，覆蓋面積越來越廣，線路巡檢的工作量也在不斷增加。將無人機運用于架空輸電線路的巡檢中，與人工巡檢相比具有不受地形環(huán)境限制、費用與效率之比較高、不用擔(dān)心人員傷亡等優(yōu)點，同時也存在續(xù)航時間短、獲取信息不全面等缺陷。技術(shù)人員應(yīng)針對這些問題對無人機進行優(yōu)化完善，積極研發(fā)新技術(shù)、新產(chǎn)品，使其更好地服務(wù)于電力事業(yè)。

參考文獻

[1]康亞亭.架空輸電線路狀態(tài)運行與維護管理[J].電工技術(shù)，2016（2）：00057-00057.

[2]萬卷益，李寧，楊毅東，等.無人機技術(shù)在輸電線路巡檢工作中的應(yīng)用及展望[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2020（2）：269-270.

[3]漆小濤.無人機RTK技術(shù)在輸電線路上的應(yīng)用[J].中國科技投資，2019，000（012）：104.