一种使用无人机加装防外破警示灯装置

一种使用无人机加装防外破警示灯装置

李彪孙占龙李中凯陈星延刘树林建高成成孙京锋刘

国网临沂供电公司

一、背景

随着经济社会的发展，城市现代化的步伐不断加快，各类建设施工不断增多，大型施工机械的使用，特别是位于输电线路附近及线路保护区的施工建设，给输电线路的安全运行产生很大的威胁，输电线路防外破压力不断增加。为追求工程进度，施工方往往会开展夜间作业，由于光线不足，极易造成施工机械与线路之间距离不足，导致线路放电跳闸，甚至引起导线断裂、人员伤亡，造成严重的后果。

近几年输电线路事故中，吊车碰线、车辆撞杆等事故占比较高，已经成为威胁电网的重要因素之一，特别是线路保护区内的施工作业，大型机械施工时碰触导线，已成为省内输电线路外破事件的主要原因。仅2018年，由于机械施工作业，引起了6起线路跳闸事故。图1为大型机械施工引起线路跳闸的现场图。

为防止施工对线路的破坏，常用的预防方法有三种，一是采用特巡的方式，安排人员定期对施工点进行巡视；二是指派专人在现场蹲守，及时发现和消除隐患；三是在外破易发区的导线上加装防外破警示灯，以便在夜间提示施工人员保持安全距离。对比上述三种方法，特巡无法实现对隐患点的不间断监控，管控力度小，管控效果差；安排专人蹲守隐患点，虽然防控效果比较好，但是人力费用较高，经济效益差；安装防外破警示灯，现场不需要使用人力，费用相对较低，经济性好，可以持续警示，实用性强，是目前应用最广泛的预防手段。

传统的防外破警示灯，包括两种：①停电安装。它需结合停电计划，往往会导致安装不及时。②带电安装。借助于绝缘斗臂车和绝缘操作杆完成安装，但是对于地形复杂的位置，绝缘斗臂车无法支开，限制了警示灯的安装。因此，传统的安装方法存在不及时、限制多、效率低的缺点。

为了解决传统加装方法存在问题，实现防外破警示灯的快速经济安装，我们研制了一种使用无人机加装的防外破警示灯，在保证安全的前提下实现防外破警示灯的快速加装，提高了安装效率，降低了人力、物力和财力，能够有效降低输电线路外破跳闸率。

二、项目原理、功能实时情况介绍

项目利用现有防外破警示灯的功能模块，采用双灯结构，配合可拆卸安装支架，实现使用无人机安装防外破警示灯的构想。警示灯固定结构采用轻型塑料板，安装支架采用碳纤维材料作为主体，在保证足够的支撑强度的前提下，又不会给无人机增加太大的负担。安装警示灯时，可以在线路带电时进行，而且不受地形限制，随用随安，可实现防外破警示灯的快速高效安装。

常用的防外破警示灯的主要功能模块包括太阳能电池板、蓄电池、主控集成电路板、LED灯、灯罩、防水型电源开关、减震接口、底座等组件，工作原理是白天利用太阳能进行充电，晚上发出闪烁强光，起到警示作用。

该项目主要包括两部分：新型警示灯固定结构和安装支架。

新型警示灯固定结构是利用两个常用的防外破警示灯，对称的固定在轻型塑料板的两端，结构中间位置设置导线夹握装置，用于夹握导线，在其开口处设有支撑机关。

整个安装过程可以分为四步：①将各部分进行整体组装；②打开导线夹握装置，使支撑机关受力；③安装时，无人机带动整体上升，逐步接近导线，导线夹握装置的机关因触碰导线动作，警示灯夹紧导线；④无人机缓慢下降，警示灯与安装支架分离，完成整个安装过程。警示灯的工作方式：光线强时，警示灯开启充电模式，顶部的太阳能板将太阳能转化为电能，为蓄电池充电，充满后自动停止充电；光线弱时，警示灯开启工作模式，蓄电池为发光二极管供电，通过灯罩散发强光，发挥警示作用。

使用无人机加装防外破警示灯的研制解决了现有警示灯安装方法存在的弊端，该项目充分发挥了无人机灵活方便的优点，可实现警示灯安装的及时性、范围广、高效率，大大降低了输电线路的运维成本。

三、项目创新点

项目创新内容：为解决传统防外破警示灯安装方法存在的问题，设计一种可使用无人机加装的防外破警示灯，具有如下结构特点：

（1）导线夹握装置：装置采用双手交叉式固定结构，该结构易于导线的卡入，且不容易脱出，可利用无人机直接将警示灯安装在导线上，安装稳固可靠，持久耐用。

（2）新型警示灯：a)采用双灯结构，亮度更高，能够显示线路走向，警示效果更好;b)警示灯下部安装"高压危险"警示语，使得整个装置在白天和夜间均能发挥作用;c)太阳能电池板在警示灯顶部，能够得到充足的光照，充电时间长，夜间续航时间由原来的6h提升到12h以上，这也完全满足了在整个夜间发挥警示的作用。

（3）安装过程可视化：在安装支架的顶部安装了一个微型摄像头，它可以实时回传前段作业视频，在地面终端上就可以观察警示灯和导线的距离，便于对无人机精准控制。

四、革新取得的效益

使用无人机加装防外破警示灯，克服了现有加装方法存在的缺点：①不需要停电，就可以完成警示灯的安装，保证了安装的及时性；②安装不受地形限制，可以在距离安装点比较远的位置进行安装，作业范围更广；③大大缩短了防外破警示灯的安装时间，由原来的30分钟缩短到了5分钟以内，作业效率得到大大提高。

截止目前，输电运检室利用无人机安装改进防外破警示灯100余个，分别安装在全市50多处施工隐患点，警示灯在夜间均能够正常工作，起到了很好的警示作用，实现了安装区域外破零跳闸，既保障了线路的安全运行，也节约了大量防护人力，累计节约费用20余万元。

五、推广应用情况

改进的防外破警示灯不但可以用于架空输电线路施工隐患点的警示，还可将其扩展应用于变电、配电专业的运维工作中，安装在外破易发区，可以有效的保护线路和设备，大大降低人力物力。同时，改进的防外破警示灯具有良好的推广应用价值，可在全国范围内推广。

使用无人机加装防外破警示灯采用模块化设计，使用市面上常见的设备元件，有详细的加工图纸，完全具备与厂家合作进行量产的条件，可以进一步推广。

参考文献

[1]黄浩军,高健超.输电线路预防外力破坏警示装置的研制及应用[J].河南电力技术,2017(01):23-26.

[2]佚名.一种用于无人机的防摔保护与防丢失装置,CN206096454U[P].2017.