輸電線路無(wú)人機(jī)巡視應(yīng)用分析

方博 賀敏恒 黃華勇 涂志勤 梅文琪

摘要：隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對(duì)電網(wǎng)供電可靠性的要求也越來(lái)越高。輸電巡檢人員結(jié)構(gòu)性短缺嚴(yán)重，人工巡檢質(zhì)量和效率不高，山區(qū)、惡劣天氣等特殊路段巡檢難度大，線路可靠性運(yùn)行要求高。近年來(lái)，無(wú)人機(jī)巡檢技術(shù)已應(yīng)用于輸電線路的運(yùn)維。本文研究了無(wú)人機(jī)在輸電線路巡檢中的應(yīng)用，對(duì)提高無(wú)人機(jī)巡檢智能化水平具有重要意義。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī);輸電線路;巡線技術(shù)

引言

當(dāng)前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)處于快速發(fā)展階段，全社會(huì)對(duì)權(quán)力依賴的需求十分迫切。發(fā)電過(guò)程中行車安全標(biāo)準(zhǔn)的管理和正確使用是保障人身安全的重要環(huán)節(jié)，不遵守安全規(guī)定容易發(fā)生安全事故，發(fā)電過(guò)程中一旦發(fā)生事故，將造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失對(duì)企業(yè)事業(yè)，也將對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生重大影響。在刮風(fēng)的天氣里，農(nóng)場(chǎng)的塑料薄膜和公園的風(fēng)箏和燈籠等很容易被強(qiáng)風(fēng)吹走，可能會(huì)刮風(fēng)并掛在高壓架空線上。由于高壓架空線外露，漂浮在線路上的物體很容易短路，造成線路跳閘和大面積停電，最終造成重大經(jīng)濟(jì)損失。然而，傳統(tǒng)的架空線上浮子清潔需要通過(guò)電氣工作進(jìn)行人工處理。這種方法不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且對(duì)維修人員來(lái)說(shuō)也是非常危險(xiǎn)的。

1、輸電線路巡視中無(wú)人機(jī)技術(shù)運(yùn)用的意義

無(wú)人機(jī)在電力巡檢中的應(yīng)用，可以替代傳統(tǒng)的人工巡檢，利用航拍和紅外攝像能力提高電力巡檢效率。無(wú)人機(jī)可以對(duì)目標(biāo)進(jìn)行反復(fù)檢查，達(dá)到多角度拍攝觀察的目的，漏點(diǎn)反饋信息更加準(zhǔn)確可靠。此外，無(wú)人機(jī)還可以與衛(wèi)星系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)視頻傳輸?shù)臅r(shí)效性。無(wú)人機(jī)可配備先進(jìn)的測(cè)試設(shè)備，進(jìn)入高危環(huán)境進(jìn)行實(shí)地實(shí)際巡邏，并具有測(cè)試數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)功能和傳輸功能，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)反饋和歸檔。因此，利用無(wú)人機(jī)巡檢輸電線路是未來(lái)電力領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展和信息化現(xiàn)代化的必然趨勢(shì)，也是未來(lái)發(fā)展方向。現(xiàn)有的輸電線路檢查有以下許多缺點(diǎn)。工作人員對(duì)容易出現(xiàn)思想麻痹的無(wú)缺陷線路進(jìn)行檢查，長(zhǎng)期得不到預(yù)期的檢查效果，降低檢查結(jié)果的真實(shí)性和可靠性。一般情況下，人工巡檢對(duì)人力要求高，人力分配困難，特別是在山區(qū)、丘陵、高原等惡劣環(huán)境中的輸電線路，需要人力的電力線路技術(shù)和能力適應(yīng)環(huán)境和自我保護(hù)。通過(guò)使用無(wú)人機(jī)可以有效避免這些缺點(diǎn)，使檢查結(jié)果更加客觀，減少環(huán)境因素對(duì)檢查的約束。

2、電力輸電線路巡檢中無(wú)人機(jī)的應(yīng)用

2.1基于多旋翼無(wú)人機(jī)的可旋轉(zhuǎn)智能消防器

是一種專門為解決架空高壓線路中的浮子問題而設(shè)計(jì)的新型智能除障裝置。它主要是由不可旋轉(zhuǎn)的老式噴嘴轉(zhuǎn)換為可旋轉(zhuǎn)的噴嘴。該裝置可實(shí)現(xiàn)多旋翼無(wú)人機(jī)在空中漂浮的同時(shí)進(jìn)行多角度拍攝作業(yè)，大大提高作業(yè)效率?；诙嘈頍o(wú)人機(jī)的旋轉(zhuǎn)消防呼吸器還配備了高清圖傳照明。為無(wú)人機(jī)增加照明設(shè)備主要用于夜間操作目標(biāo)，以實(shí)現(xiàn)24/7不間斷運(yùn)行要求。目標(biāo)觀測(cè)采用高清視頻傳輸，反饋給飛行員，通過(guò)觀測(cè)實(shí)時(shí)調(diào)整目標(biāo)距離對(duì)系統(tǒng)的安全運(yùn)行非常重要。

目前其現(xiàn)有的老式噴火設(shè)備存在很多的短板。首先噴頭不能夠多角度旋轉(zhuǎn)并且圖傳設(shè)備不夠高清不能很準(zhǔn)確的判斷目標(biāo)物。不能精準(zhǔn)地對(duì)飄掛物進(jìn)行清理，大范圍的噴火作業(yè)！改裝多自由度可旋轉(zhuǎn)式噴頭設(shè)計(jì)多旋翼無(wú)人機(jī)噴火清障裝置的噴槍具有一個(gè)可旋轉(zhuǎn)式的噴頭。它主要有多維度旋轉(zhuǎn)的球面軸承和舵機(jī)組成。其中舵機(jī)通過(guò)拉鋼絲實(shí)現(xiàn)對(duì)球面軸承旋轉(zhuǎn)部分的拉動(dòng)。因此，它可以在無(wú)人機(jī)懸停的情況下實(shí)現(xiàn)多自由度大范圍的噴火作業(yè)。具有方便，快捷，噴火作業(yè)范圍大的特點(diǎn)。從而極大的提高了操作人員的作業(yè)效率，實(shí)現(xiàn)不斷電清楚障礙物，減少處理突發(fā)事件的所需時(shí)間，從而最大限度的挽回社會(huì)利益。

2.2去除異物

就輸電線路檢查的整體情況而言，在實(shí)際操作中，如果輸電線路上有異物，一開始不清除，很容易在輸電線路上造成異物故障，甚至有觸電的危險(xiǎn)。一般情況下，檢查人員會(huì)手動(dòng)清除異物以防止出現(xiàn)故障，但這種方法存在一定的安全隱患，容易危及檢查人員的生命和健康，整個(gè)清除操作會(huì)花費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間。借助無(wú)人機(jī)清除輸電線路中的異物，傳統(tǒng)的方法主要是在無(wú)人機(jī)的天線部分安裝一個(gè)激光二極管模塊，作為光纖聚焦并燃燒異物。二極管模塊發(fā)出的光纖通過(guò)凸透鏡實(shí)現(xiàn)光纖聚焦，并以異物的位置作為光纖焦點(diǎn)燃燒異物。科技水平的不斷提高，改進(jìn)了現(xiàn)有的清除異物的方法，安裝在多旋翼無(wú)人機(jī)上的激光模塊由云臺(tái)攝像機(jī)支撐，檢查員觀察異物的位置。調(diào)整物體和調(diào)整無(wú)人機(jī)位置，鎖定異物位置，保證激光模組對(duì)焦精度。

2.3錯(cuò)誤檢測(cè)

在無(wú)人機(jī)的支持下，可以更好地實(shí)現(xiàn)傳輸線路中的錯(cuò)誤檢測(cè)，支持高效的錯(cuò)誤處理。紅外檢測(cè)為輸電線路金屬探傷提供了良好的應(yīng)用價(jià)值，有助于推進(jìn)檢測(cè)工作。事實(shí)證明，采取有針對(duì)性的行動(dòng)來(lái)解決這個(gè)問題很方便。

3、無(wú)人機(jī)在輸電線路巡檢中的應(yīng)用案例

3.1案例背景

供電公司某些輸電線路沿線地形條件復(fù)雜，自然環(huán)境相對(duì)較差，由于輸電線路使用時(shí)間長(zhǎng)，線路和設(shè)備存在不同的老化問題，存在閃絡(luò)等缺陷。在打雷、大風(fēng)等惡劣天氣下更容易發(fā)生。由于沿線山地較多，運(yùn)維團(tuán)隊(duì)進(jìn)行軌道檢查的負(fù)擔(dān)增加，人手短缺的問題更加嚴(yán)重，檢查和缺陷維護(hù)不時(shí)發(fā)生。

3.2檢驗(yàn)計(jì)劃

綜合考慮該段巡檢工作現(xiàn)狀，進(jìn)一步提高當(dāng)?shù)毓╇娰|(zhì)量，決定在巡檢組中部署無(wú)人機(jī)巡檢設(shè)備和技術(shù)指導(dǎo)員，全面升級(jí)輸電巡檢方式。

在線路的日常巡檢中，無(wú)人機(jī)根據(jù)輸電線路桿（塔）架建立的GPS坐標(biāo)系運(yùn)行，在規(guī)定的范圍內(nèi)自動(dòng)進(jìn)行巡檢。無(wú)人機(jī)將采集到的高清攝影信息傳輸至地面，并與回傳數(shù)據(jù)相結(jié)合，使巡檢人員能夠有效了解輸電線路運(yùn)行狀態(tài)，查明異常情況，執(zhí)行缺陷巡檢和處理任務(wù)。

檢查組根據(jù)當(dāng)?shù)靥鞖馇闆r變化調(diào)整無(wú)人機(jī)檢查計(jì)劃，在雷暴、大雪、大風(fēng)等異常天氣情況后使用無(wú)人機(jī)設(shè)備，及時(shí)了解輸電線路實(shí)際運(yùn)行情況。此外，還組織了救援隊(duì)，在賽道上查明災(zāi)情，盡快趕赴事故現(xiàn)場(chǎng)。比如在某次巡檢中，在110kV線路的一桿（塔）上發(fā)現(xiàn)了絕緣子跌落故障，利用無(wú)人機(jī)發(fā)送的精準(zhǔn)巡檢信息，進(jìn)行綜合診斷，找到故障原因。這是一個(gè)嚴(yán)重的直角絞刑架腐蝕，在強(qiáng)風(fēng)的作用下被拉扯，從繩子上掉下來(lái)。失敗后，決定對(duì)沿線其他柱（塔）的直角壁板進(jìn)行大修，發(fā)現(xiàn)直角壁板存在多個(gè)腐蝕問題。在無(wú)人機(jī)的幫助下，本次巡查活動(dòng)所需時(shí)間從4-5天減少到2天，為救援隊(duì)提供了充足的時(shí)間。

3.3驗(yàn)證分析

對(duì)無(wú)人機(jī)巡檢工作一年內(nèi)的上線巡檢結(jié)果進(jìn)行總結(jié)，得出以下結(jié)論：

現(xiàn)有線路巡檢時(shí)間可縮短至現(xiàn)有時(shí)間的1/4，并可自動(dòng)清除掛在輸電線路和電線桿（塔）上的異物，防止操作人員攀爬造成安全隱患桿并進(jìn)行單獨(dú)檢查。您不必這樣做。清除雜物時(shí)斷電。在引入無(wú)人機(jī)之前，巡檢組每天可以完成5個(gè)支柱（塔）巡檢，但在極端天氣或復(fù)雜路段的情況下，可巡檢的支柱（塔）數(shù)量大大減少。人機(jī)、單座桿（塔）檢查可在10-15分鐘內(nèi)完成，不受天氣和地形條件的影響。

4、結(jié)束語(yǔ)

由于地區(qū)之間自然環(huán)境的差異，人工方式已不能滿足輸電線路日常巡檢的要求，通過(guò)無(wú)人機(jī)巡檢，可以第一時(shí)間找到故障位置，不會(huì)受到影響。條件的作用還可以實(shí)現(xiàn)多角度、全方位的巡檢，可以掌握整條輸電線路的工作狀態(tài)，因此將其應(yīng)用到輸電線路的巡檢工作中是非常重要的。

參考文獻(xiàn)：

[1]李勇，呂大勇，王軍，李衛(wèi)民.無(wú)人機(jī)巡檢輸電線路技術(shù)及應(yīng)用實(shí)踐微探[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2017（17）：3733-3733.

[2]鄭賢龍，汪旭旭，葉鵬濤.輸電線路無(wú)人機(jī)巡檢技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及相關(guān)問題分析[J].電氣開關(guān)，2018（3）：92-94.

[3]劉健輝，薛慶輝.淺析無(wú)人機(jī)在高壓輸電線路巡視中的應(yīng)用研究[J].中國(guó)新通信，2019，21（17）：105.

[4]王金城，陳清江.輸電線路無(wú)人機(jī)超視距巡視智能操控系統(tǒng)研發(fā)與應(yīng)用[J].科技視界，2018（32）：5-8.

[5]何惠清，朱昱.小型多旋翼無(wú)人機(jī)在架空輸電線路巡檢應(yīng)用探索[J].江西電力，2019（8）：32-35.

[6]陳利明，王淼.無(wú)人機(jī)系統(tǒng)在架空輸電線路巡檢業(yè)務(wù)中的應(yīng)用[J].測(cè)繪通報(bào)，2019（1）：169-172.