無人機(jī)技術(shù)在輸電線路施工及巡檢工作的擴(kuò)展應(yīng)用

黃子恩，聶鵬高，焦政國，孫政樑

（國網(wǎng)北京市電力公司檢修分公司輸電運(yùn)行中心，北京 豐臺 100068）

目前，多旋翼無人機(jī)在架空輸電線路方面的運(yùn)用廣泛，其中主要涉及以下用途：無人機(jī)自主精細(xì)化巡檢、無人機(jī)故障巡視、架空線路施工無人機(jī)牽牽引繩、無人機(jī)紅外測溫、“三跨”核實(shí)、防汛、輸電線路覆冰觀測、線路驗(yàn)收以及極端惡劣天氣后線路特巡等。

1 多旋翼無人機(jī)在輸電方面的擴(kuò)展應(yīng)用

1.1 無人機(jī)精細(xì)化巡檢

利用多旋翼無人機(jī)對輸電線路設(shè)備的精細(xì)化巡檢已成為了輸電專業(yè)未來發(fā)展的大趨勢。無人機(jī)自主巡檢新技術(shù)逐漸取代望遠(yuǎn)鏡和巡線工，采用高效率、高質(zhì)量的巡檢方式完成對輸電線路設(shè)備精細(xì)化巡檢和隱患排查整治。通過對桿塔依次開展點(diǎn)云掃描、三維建模和航點(diǎn)規(guī)劃3 個基礎(chǔ)步驟，旋翼無人機(jī)可實(shí)現(xiàn)自主繞塔飛行，對桿塔各部件拍攝高清照片，從而進(jìn)一步完成精細(xì)化巡檢，更為精準(zhǔn)高效的發(fā)現(xiàn)登檢和地面查線人員不能發(fā)現(xiàn)的視覺死角，更加全面的反應(yīng)設(shè)備本體和通道情況，極大的提高輸電線路巡視的效率，降低了登檢人員的勞動強(qiáng)度，及時掌握設(shè)備情況，如圖1所示。

圖1 無人機(jī)完成自主精細(xì)化巡檢

1.2 無人機(jī)故障巡視

利用人眼和高倍望遠(yuǎn)鏡在地面故障查線時，只能觀察到導(dǎo)線下側(cè)。尤其是導(dǎo)線被雷擊放電時，一般雷擊點(diǎn)是在導(dǎo)線上側(cè)，巡視人員從地面觀察難以看到雷擊點(diǎn)，必須登塔檢查或者借助無人機(jī)。帶電登塔檢查無疑是增加了工作風(fēng)險，而利用無人機(jī)完成故障巡視，在保障安全距離的情況下極大程度的縮短了工作時間，保證了拍攝質(zhì)量，提高了故障巡視效率。利用無人機(jī)故障巡視可以發(fā)現(xiàn)帶電登檢人員不能發(fā)現(xiàn)的視覺死角，在準(zhǔn)確找到故障點(diǎn)后，可多角度拍攝照片，更加全面的反應(yīng)設(shè)備故障點(diǎn)，更好、更快的為故障報告提供依據(jù)，對后期故障補(bǔ)修方案的提出作了有力的支撐。通過這種方式大大提高了故障巡視的準(zhǔn)確性和工作效率，縮短了故障巡查的時間，為電力恢復(fù)贏得了寶貴的時間，有效的保障了供電的可靠性，如圖2所示。

圖2 無人機(jī)故障巡視，發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障點(diǎn)

1.3 架空線路施工無人機(jī)牽牽引繩

由于電力放緊線均處于室外，野外架線給施工人員帶來了很多的不便，并且會對生態(tài)環(huán)境造成破壞。傳統(tǒng)電力放緊線施工作業(yè)通常為人工放線，遇到山川、河流、鐵道等施工環(huán)境時，會出現(xiàn)作業(yè)難度大、風(fēng)險大、施工人員工作強(qiáng)度大、周期長等不利因素。尤其對于重要的交叉跨越，利用旋翼無人機(jī)牽牽引繩可以大大縮短施工工期，有效降低施工過程中造成的人身傷害風(fēng)險，同時還能降低成本，避免了常規(guī)飛艇牽牽引繩和人工放緊線的各種弊端，提升了工作效率，如圖3所示。

圖3 利用無人機(jī)牽牽引繩

1.4 無人機(jī)紅外測溫

無人機(jī)通過搭載紅外攝像頭可對輸電設(shè)備發(fā)熱異常進(jìn)行感知。在夜間大負(fù)荷期間對線路實(shí)現(xiàn)“不間斷”測溫，無人機(jī)巡檢作業(yè)不受時間地形影響，具有安全、可靠等特點(diǎn)，一次巡視可同時完成對線路的多種診斷，及時發(fā)現(xiàn)發(fā)熱接頭和隱蔽性缺陷。利用旋翼無人機(jī)對接頭進(jìn)行紅外測溫，可以有效避免測溫儀與導(dǎo)線接頭因距離產(chǎn)生的溫度差異，大大提高了測溫數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，為研判和分析導(dǎo)線接頭是否過熱提供重要依據(jù)，從而更好的保障線路安全穩(wěn)定運(yùn)行，如圖4所示。

圖4 利用旋翼無人機(jī)紅外測溫

1.5 無人機(jī)“三跨”核實(shí)

“三跨”區(qū)段線路是指跨越鐵路、高速公路和重要輸電線路，若發(fā)生斷線事故將對通道下方的的鐵路、高速公路及重要輸電區(qū)段帶來重大安全風(fēng)險和巨大經(jīng)濟(jì)損失。因此，“三跨”線路安全運(yùn)行要求非常高，及時發(fā)現(xiàn)并快速消除缺陷隱患是保障“三跨”區(qū)段線路安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。利用無人機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工巡視和帶電登檢，對重要的三跨線路開展特殊巡視工作，通過無人機(jī)拍攝全方位照片以及在滿足安全距離情況下的近距離拍攝，全面及時地發(fā)現(xiàn)、分析并消除“三跨”區(qū)段線路存在的缺陷和隱患，確保輸電線路安全穩(wěn)定運(yùn)行，進(jìn)一步提升“三跨”線路的安全管理水平，如圖5所示。

圖5 利用無人機(jī)進(jìn)行“三跨”核實(shí)

1.6 無人機(jī)助力防汛

由于部分桿塔架設(shè)在河道中，河道內(nèi)桿塔周圍通水，巡視人員受地形所困無法到位檢查，看不清、望不遠(yuǎn)、測不準(zhǔn)是汛情檢查中經(jīng)常遇到的問題，尤其是在河道補(bǔ)水期間。為確保補(bǔ)水期間桿塔安全，無人機(jī)開始在防汛應(yīng)急工作中大顯身手，通過無人機(jī)俯拍手段進(jìn)行巡視檢查，查看基礎(chǔ)所在孤島邊坡沖刷情況，通過無人機(jī)拍攝照片與通水前照片對比分析，確定邊坡有無明顯沖刷情況，從而為下一步制定防汛管控措施提供重要依據(jù)，確保桿塔運(yùn)行安全。無人機(jī)助力防汛充分發(fā)揮其在輸電巡檢專業(yè)上機(jī)動、靈活等優(yōu)勢，更加全面、精準(zhǔn)的反應(yīng)設(shè)備和通道情況，極大地提高輸電線路巡視的效率，如圖6所示。

圖6 無人機(jī)助力防汛

1.7 無人機(jī)輸電線路覆冰觀測

利用無人機(jī)對架空輸電線路遭受的覆冰災(zāi)害進(jìn)行觀測，可以有效排查線路是否因覆冰導(dǎo)致金具變形等隱患，因此無人機(jī)已經(jīng)成為冬季觀冰的標(biāo)配，尤其在地形險惡地段和極端氣候下。無人機(jī)獲取獲得圖像時，受天氣影響較小，操作靈活、收放自如、成像清晰，能夠在短時間內(nèi)到達(dá)遠(yuǎn)距離線路觀測覆冰情況，相較人工觀冰工作效率提高了幾十倍，有利于加大對線路重點(diǎn)區(qū)域的特巡力度，從而高效率保障電網(wǎng)安全，如圖7所示。

圖7 無人機(jī)覆冰觀測

1.8 線路驗(yàn)收

傳統(tǒng)驗(yàn)收方式通過人工上塔、地面望遠(yuǎn)鏡等方式巡檢。上下塔風(fēng)險高，且有一定局限性，存在視覺死角；隨著新建桿塔越來越高，人在地面上使用望遠(yuǎn)鏡無法掌握較高塔位本體缺陷，同時，長期使用望遠(yuǎn)鏡會出現(xiàn)視覺疲勞，從而出現(xiàn)誤差現(xiàn)象。使用無人機(jī)進(jìn)行驗(yàn)收，視角廣，而且可以近距離多角度拍攝，能夠發(fā)現(xiàn)一些因視野、角度問題難以發(fā)現(xiàn)的缺陷，可以提高驗(yàn)收質(zhì)量，減輕勞動強(qiáng)度，減小作業(yè)風(fēng)險，更為安全、高效地完成驗(yàn)收工作，也為后續(xù)的驗(yàn)收報告填寫和完善提供有力依據(jù)，如圖8所示。

圖8 無人機(jī)對定南二3-7#進(jìn)行驗(yàn)收

1.9 極端惡劣天氣后線路特巡

輸電線路運(yùn)行過程中，當(dāng)洪澇、冰雪、臺風(fēng)等自然災(zāi)害發(fā)生后，在這類特殊的環(huán)境下作業(yè)，一方面給巡視人員帶來極大的人身風(fēng)險，另一方面也給搶修工作造成諸多阻力，難以及時掌握設(shè)備現(xiàn)場受損情況。目前，根據(jù)區(qū)域特點(diǎn)，拓展無人機(jī)的應(yīng)用方向，應(yīng)用于洪澇、冰雪、臺風(fēng)等極端惡劣天氣后對輸電設(shè)備的巡檢工作，如圖9所示。

圖9 無人機(jī)開展特巡

2 結(jié)束語

目前旋翼無人機(jī)已在架空輸電線路巡檢工作上得到了大力發(fā)展，無人機(jī)具有的精準(zhǔn)、高效、安全等工作特點(diǎn)已得到了廣泛的共識。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和不懈努力，無人機(jī)在電力行業(yè)應(yīng)用上一定能得到更大的發(fā)展。