输电线路巡检中多旋翼无人机的应用

输电线路巡检中多旋翼无人机的应用

易建波

（云南电网有限责任公司普洱供电局云南普洱665000）

摘要：无人机的普及和多旋翼无人机在输电线路检测中的应用，解决了人工检测中存在的问题。电力公司应在保证无人机和周边人员安全的条件下进行检查。为无人机的运行增添更多科学技术，实现真正的自动化，解放人才，从多个角度突破技术难关。

关键词：输电线路巡检；多旋翼无人机；应用

Abstract：thepopularityofUAVsandtheapplicationofmulti-rotorUAVsintransmissionlinedetectionsolvetheproblemsinmanualdetection.Electricitycompaniesshouldconductinspectionsunderconditionsthatensurethesafetyofdronesandsurroundingpersonnel.Addmorescienceandtechnologytotheoperationofdrones，achieverealautomation，liberatetalents，andbreakthroughtechnicaldifficultiesfrommultipleangles.

Keywords：transmissionlineinspection；Multi-rotordrones；application

引言

随着经济发展与人口的增加，发电机组数量增加，输变电工程数量也有所增加。同时，输电线路增加，输电线路扩大。以前的手工检查的应用需要大量的人力和威胁检查员的极端天气和动物活动。随着无人机在电力行业的不断深入，架空输电线路无人机检测技术日趋成熟，多旋翼无人机在输电线路巡检中的应用具有现实意义。

1输电线路的特殊需求

1.1目标小

输电线路无人机巡检对象主要为输电杆塔中的众多金具，包括延长环、挂板、螺栓、销子等。这些金具与输电杆塔相比，大都体型较小，长度在几厘米到十几厘米，目标较小，缺陷发现难度较大。

1.2数量多

随着社会用电量的持续攀升，电网建设进程不断加快，需要进行巡视和检修的杆塔数量和规模不断扩大。

1.3距离远

作为连接发电厂与变电站之间及变电站与变电站之间重要电力设施，输电线路一般长度较长，特别是随着特高压交流、直流输电的发展，单条输电线路的长度已达几千公里。同时，为降低建设成本，各杆塔之间的距离设置均比较大，据统计，220kV及以上线路档距大多在300m以上，跨江、跨河等大跨越线路更可达几千米。

2多旋翼无人机在输电线路巡检中的应用

2.1性能指标

多旋翼无人机重约10kg，实际飞行速度可达60km/h，可实现悬停作业。由于功率和发动机温度的限制，多转子不能连续飞行1h，而7级以下的风速仍然可以飞行。飞机机身和辅助设备的模块化设计有助于根据其机身设备快速更换不同的应用，并且机身组件的模块化有助于在飞机故障后快速更换部件。

2.2多旋翼无人机在输电线路巡检中的操作

传输线上多旋翼无人机的巡检操作主要分为两部分：①无人机的飞行位置和飞行高度控制；②配备检测系统控制的多旋翼无人机。由无人机检测传输线的过程需要两个控制器分别控制多旋翼无人机飞行系统的操作并检查摄影装置的拍摄和记录。还有一种方法可以增加对技术和技术的投资，为自动驾驶，巡航和返回车站安装无人驾驶飞机。通过使用GPS和其他技术来提高自动化无人机的水平，进一步节省人力成本。在图像采集领域，可以在检查拍摄系统中添加自动拍摄系统。自动取景器系统可以拍摄被测区域的全景图。技术投资降低了拍摄的难度。拍摄结束后，采用远程传输功能采集图像，通过图像将遥控器传输给所有监控人员，监控人员可以发现传输系统中的故障点或保证传输系统的平稳运行。它会自动将软件收集的图像与普通传输系统进行比较，分析传输系统故障，并警告您需要进一步提高自动化水平并降低人工成本。多旋翼无人机全自动化技术在输电线路检测中的应用也必须实现自动化，其准确性无法得到保证。

3输电用多旋翼无人机的未来发展方向

3.1续航时间更长

随着输电规模的进一步扩大，无人机巡检的任务将进一步加重，单纯靠增加无人机数量的方式来满足作业量的迅速增加是不可取的，这要求多旋翼无人机具备较长的续航时间，但由于无人机工作方式的特点，电池的重量还需保证在一定的范围内。因此，首先，要积极探索新型高能量密度的电池材料，在保证电池体积基本不变的情况下，提高电池容量；其次，提高无人机系统的运行效率，降低无人机系统的能量损耗，进而延长续航时间；最后，开发无人机光伏系统，利用太阳能为无人机提供可持续的动力，提高无人机的续航时间。

3.2抗电磁干扰能力更强

由于多旋翼无人机多工作在输电线路周围，其受到的电磁干扰尤为强烈，无人机在进行近距离工作时，通常会出现链路丢失、图传延迟、控制滞后等问题，严重影响无人机的正常工作，这大大限制无人机在输电线路巡检中的应用推广。如何能够提高无人机的抗电磁干扰能力，降低甚至屏蔽高压输电线路对无人机的电磁干扰，保证无人机在输电线路附近的正常工作，将是推动输电线路用无人机发展的一个至关重要的因素。

3.3控制距离更远

目前，市场上多数多旋翼无人机的控制距离在2000m以内，大概为3-4档输电线路的距离。随着输电线路规模的不断扩大、巡检作业量的增加以及无人机续航能力的提高，该控制距离将无法满足未来的工作要求。因此，提高地面站信号收发能力，扩大无人机控制范围，将是未来输电用无人机的一个重要发展趋势。

3.4抗风性能更高

随着杆塔尤其是大跨越杆塔高度的持续增加，多旋翼无人机巡检作业处的风速将超过目前市场上大多数无人机的承受范围（注：目前市场上大多数无人机的抗风能力为4～5级），无人机巡检能力得到严重限制。如何改进多旋翼无人机的飞控系统，提高无人机抵御高强度大风的能力，对于无人机的在输电线路巡检领域的发展同样起着比较重要的作用。

3.5输电检修功能更多

据统计，市场上的多旋翼无人机90%以上只具有拍照功能，仅只能满足输电线路日常巡视的要求，而且需要人工进行控制，这大大限制了多旋翼无人机在输电线路巡检中的应用。为提高多旋翼无人机的可用性及实用性，其自身功能需要进行一定程度的拓展。目前已有一些单位开始进行相关的研究，如文献《基于无人机紫外检测的输电线路电晕放电缺陷智能诊断技术》、《基于无人机红外视频的输电线路发热缺陷智能诊断技术》等都对无人机的巡检功能进行了拓展，通过紫外、红外等技术手段对输电线路缺陷进行诊断，提高了无人机在输电巡检中的适用性；国网山东电科院及国网浙江检修公司都开发出了无人机喷火系统，用来进行输电线路的带电除异物等。此外，作为输电线路巡检的重要工具，无人机还应具有定导线轨迹飞行、导线探伤、补开口销、校紧引流板、涂刷防污闪材料等各种输电线路巡检功能。因此，在软件方面，一是无人机开发者应对输电线路巡检需要做出充分调研，开发出适用于输电巡检的各种功能模块；二是未来多旋翼无人机应具备可二次开发功能，预留足够的开发端口，方便输电巡检人员开发功能模块，提高无人机在输电巡检中的适应性，推动多旋翼无人机在输电线路巡检领域的发展，提高输电线路巡检效率和水平；在硬件方面，多旋翼无人机应配置综合性多功能云台，方便各种拓展功能的硬件接入或组装，以达到一机多能的目的，提高无人机的应用范围。

4结束语

随着电网规模的不断扩大，输电线路传统的人工巡检方式已无法适应新形势下的运行维护要求。以多旋翼无人机为载体，地面监控设备为支撑的输电线路巡检系统，正受到越来越广泛的关注。但目前多旋翼无人机尤其是输电用无人机还处于发展初期，无法适应当前繁重复杂的输电线路巡检要求。本文分析了输电线路巡检的特殊要求，总结了当前输电线路无人机巡检的应用，最后从输电运检实际出发，针对未来多旋翼无人机的发展提出了一些建议。

参考文献：

[1]何惠清，朱昱，袁炜.小型多旋翼无人机在架空输电线路巡检应用探索[J].江西电力，2017，41（08）：32-35.

[2]李建峰，段宇涵，王仓继，王西鹏，郭鹏，张友民.无人机在输电线路巡检中的应用[J].电网与清洁能源，2017，33（08）：62-65+70.