高壓輸電線路無人機巡檢技術(shù)運維管理分析

■ 中國三峽新能源（集團(tuán)）股份有限公司河北分公司 李云松 崔 健

內(nèi)蒙古電力（集團(tuán)）有限責(zé)任公司錫林郭勒供電公司 李煜稼

內(nèi)蒙古和林發(fā)電有限責(zé)任公司 劉 耀

隨著我國可再生能源裝機規(guī)?？焖僭鲩L，電力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)步伐正在逐步加快，其輸電線路的電壓等級和傳送距離也有大幅提升，人工進(jìn)行高壓輸電線路巡檢工作逐漸變得效率低且任務(wù)繁重。尤其是地形復(fù)雜的山區(qū)中的高桿塔及高壓輸電線路，存在著較大作業(yè)風(fēng)險，運維人員長時間巡線容易產(chǎn)生視覺疲勞，存在一定的安全隱患。

近幾年來，隨著固定翼無人機和旋翼無人機技術(shù)的長遠(yuǎn)進(jìn)步發(fā)展，使得無人機可助力工人實現(xiàn)多種復(fù)雜的工作。當(dāng)前無人機飛行器技術(shù)在電力領(lǐng)域已得到了廣泛的應(yīng)用，尤其使跨區(qū)電網(wǎng)和超高壓輸電線路工程的巡檢效率和工作質(zhì)量實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。相較傳統(tǒng)人工巡線而言，無人機巡線具有超高的巡檢精細(xì)程度，可以采集到高壓輸電線路的超高清圖像，包括遠(yuǎn)程發(fā)現(xiàn)架空地線材料老化、斷股和腐蝕、絕緣子破損、異物短路等問題[1]。由于無人機屬于電子產(chǎn)品，在使用過程中受到環(huán)境因素的影響不可忽視，存在墜毀、碰撞等安全風(fēng)險，且大多變電站缺乏高壓輸電線路無人機巡檢技術(shù)相關(guān)經(jīng)驗，須要建立高效科學(xué)的無人機巡檢技術(shù)運維管理機制[2]，來保障輸電線路長久安全運行。

對無人機巡檢的管理

智慧決策，高效協(xié)作

無人機在高空巡線時，可以多角度、全方位地對電力電纜情況和相關(guān)信息進(jìn)行收集。若高壓輸電線路上因接頭盒松動、余纜松弛等問題出現(xiàn)緊急故障，對于該類未知故障的指揮研判，須確定故障發(fā)生點，借助無人機對故障畫面的實時回傳，并進(jìn)行多端數(shù)據(jù)同步，可使運維人員快速獲取高效聚合缺陷信息來分析故障原因[3]。目前部分無人機自帶三維建模功能，其顯示屏可生成電子化底圖，便于直觀研判電路故障區(qū)域，做到可視化研判。從控制器屏幕來看，可在底圖上可標(biāo)注輸電線路所在走廊地形地貌、線路設(shè)施設(shè)備等信息，放大底圖后又可識別缺陷類型及相對于圖像的位置，從而更好地幫助人工分析整理缺陷報告。

點面結(jié)合，指揮研判

高壓輸電線路故障往往突發(fā)性強，雷擊、鳥群、大風(fēng)等都是導(dǎo)致輸電線路受損的因素。當(dāng)風(fēng)偏放電、閃絡(luò)燒傷與導(dǎo)線弧光短路等故障同時出現(xiàn)時，線路上故障破損點多面廣，需快速獲取全面的實時線路路徑情況，方便電力系統(tǒng)配電網(wǎng)技術(shù)專家指揮調(diào)度決策[4]。而傳統(tǒng)地面?zhèn)刹槭侄尾痪邆溲杆僬莆蛰旊娋€路受損全貌情況，難以滿足開展搶修及恢復(fù)正常電力供應(yīng)的時效要求。而憑借多臺無人機的高空視角優(yōu)勢，電力搶修專家們可迅速知悉全局態(tài)勢。遇到1 000 千伏及以上交流電的特高壓線路故障，可驅(qū)使無人機在保證感應(yīng)電安全距離情況下進(jìn)行抵近觀察，采集隱蔽性較強故障點的影像數(shù)據(jù)，保證未來消除線路隱患不留死角?，F(xiàn)在大多無人機可搭載紅外熱像儀，具有結(jié)合可見光巡線功能。如線路接頭過熱無法借助肉眼觀察，而紅外熱像儀可提前排查線路高溫點避免火災(zāi)隱患；尤其夜間環(huán)境溫度較低時，搜尋線路熱源會更為清晰。

搭載負(fù)載，日夜兼程

在山區(qū)，各村間的道路無法實現(xiàn)通聯(lián)閉環(huán)，給巡線排查工作帶來了很大的難度。巡線時，發(fā)現(xiàn)誤入電力線路保護(hù)區(qū)的人員應(yīng)及時勸離，包括一些輸電線下垂釣者和超高的起重機械。當(dāng)發(fā)生線路故障時，需更換舊螺母、銷釘及電纜終端頭等零件設(shè)備，運輸車往往因積雪泥濘或者狹窄路段不能及時到達(dá)。以上3 類問題，皆可通過無人機搭載不同負(fù)載完成，加快巡檢維修進(jìn)度。目前多種型號的多旋翼無人機皆具備大載重飛行功能，如搭載喊話器，方便地面專家對線路維修工人傳遞信息，或者監(jiān)視且勸離誤入架空電力線路保護(hù)區(qū)的未知人員；搭載探照燈，可為夜間高壓線路維護(hù)提供長時間應(yīng)急照明；搭載工具包，代替人工完成設(shè)備工具運輸任務(wù)，降低了人工勞動強度，減少作業(yè)風(fēng)險。

對無人機運維管理思考

隨著變電站大量的線下巡線工作轉(zhuǎn)向線上，線路運檢班應(yīng)與數(shù)字化監(jiān)控班開展聯(lián)合智能巡檢。高壓輸電線路運維管理如何適應(yīng)無人機巡檢技術(shù)是我們當(dāng)前需要高度重視的問題。

加強無人機操作人才建設(shè)

在變電站班組成員中，難免存在年齡偏大的員工對數(shù)字化接受能力較差，不能很好地適應(yīng)無人機相關(guān)操作，往往對高壓輸電線路巡視時不采用無人機飛行巡檢。無人機集自動控制、視覺計算及人工智能等眾多技術(shù)于一體，實操時確實存在一定難度，加之其造價貴重，飛行條件不適宜難免發(fā)生意外墜落。因此無人機操作人員需年輕化、專業(yè)更為精益化?？紤]到民用航空局規(guī)定操控空機重量大于4 千克及飛行范圍在目視距離半徑500 米外、相對高度高于120 米范圍的應(yīng)持證飛行[5]。而變電站常用的大型高空遙感巡航無人機往往大于規(guī)定重量，同時巡視輸電線路的飛行活動范圍已遠(yuǎn)超標(biāo)準(zhǔn)距離，為保障無人機飛行安全，避免誤操作造成人員或者電力線路等受損，因此變電站無人機操作人員應(yīng)按規(guī)定考取民用無人機駕駛員合格證。同時針對高壓輸電線路巡檢運維問題，操作人員應(yīng)熟練掌握無人機操作規(guī)范與應(yīng)用場景等理論基礎(chǔ)知識，熟練飛行前組裝、操作系統(tǒng)使用、航拍等實際操作。同時變電站也應(yīng)在全體員工無人機學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上，開展不定期試飛培訓(xùn)，做到應(yīng)知盡知，提升線路智能化巡檢技術(shù)。

探究技術(shù)與業(yè)務(wù)融合創(chuàng)新

盡管無人機通過無線電遙控便可執(zhí)行高風(fēng)險航拍巡線任務(wù)，顯著提高變電站巡檢運維的效率。但是無人機畢竟是一種電子機械，在實際跟蹤巡航架空線路和電纜線路任務(wù)中仍存在著不足之處。無人機受觀測精度的準(zhǔn)確度存在一定的偏差，飛行過程中易偏離觀察線路；跟蹤高壓輸電線路過程易發(fā)生鳥群遮擋與感應(yīng)電干擾，造成機體受損跌落；風(fēng)雨及低溫天氣下無人機能見度較低，較年輕的操作人員無法根據(jù)其運檢經(jīng)驗完成巡線和故障排查的任務(wù)。因此制定高效的線路巡檢方案是至關(guān)重要的，如請班組內(nèi)電力系統(tǒng)經(jīng)驗較為豐富的師傅帶領(lǐng)會熟練操控?zé)o人機飛行器的新一代青年員工共同巡線，既能幫助青年員工快速成才，掌握高壓輸電線路全方位的故障定位和診斷分析要點，同時有效降低平均故障查找時間。將無人機巡檢技術(shù)作為一種智能化、精細(xì)化、信息化手段的同時，也需注重電力員工自身業(yè)務(wù)水平，才能實現(xiàn)新興技術(shù)與業(yè)務(wù)相融合，更好地完成高壓輸電線路工程的全壽命周期管理工作。