浅析无人机巡检输电线路技术的应用

浅析无人机巡检输电线路技术的应用

于磊

（江苏省兴化市供电公司225700）

摘要：随着我国经济建设的大力发展，对电力能源的需求和依赖在不断地增加。目前，我国对输电线路的巡检工作越来越重视，但由于架空输电线路覆盖区域广，穿越区域地形复杂，自然环境恶劣，以至对输电线路运维水平要求越来越高。由于输电线路设备长期暴露在野外，为了掌握线路的运行状况，并及时排除线路故障、缺陷或隐患，每年都要投入大量人力、物力进行线路巡检。随着科技的不断发展进步，自动化也在不断地进步，从对最传统的地面人工巡视看，到如今逐步推广应用的直升机、无人机巡视，线路的巡检模式正向着多元化方式发展。

关键词：无人机；巡检；输电线路；应用

一、无人机巡视的特点

随着无人机技术的不断成熟，自动化程度越来越高，在无人机技术研发方面，我国处于领先地位，在电网企业正快速推广应用。一是机动灵活、效率高，安全性能高。穿越大档距、河流等对输电线路进行快速巡视，大大提高了线路巡视速度和效率。尤其是在交通困难的山区，使用无人机既减轻了巡视人员的劳动强度，又可以使巡视人员避开恶劣的巡视环境，确保了巡视人员的人身安全。二是精益化巡视水平高，提高了巡视安全性。比较人工巡视，无人机通过自身的技术特性，能够在理想的高度全方位地近观测到线路设备，现场实时判断和收集设备运行状况，能够准确地发现铁塔上方金具、绝缘子串、导地线等细小缺陷。特别在带电故障巡视时，避免了故障巡查人员频繁登塔靠近带电体触电的危险。固定翼无人机作为线路通道巡视，可以发现线路沿途的外部环境、通道环境，对防外力破坏、防山火等有优势。三是减少运维成本。

二、无人机存在的缺点

在巡检输电线路中，尽管无人机发挥着很大作用，但在某些方面也存在着缺点，由于无人机体积较大，而电池容量相对较小，因此，应用无人机进行巡航的时间非常有限，另外，无人机可接收的有效控制范围是1000m，遥控范围也是有限的，而且无人机不能自动分析图像的故障点。

三、无人机的优点

自主导航飞行技术和自主悬停技术是无人机技术的基本功能，因此可以与输电线路保持一定的安全距离，其优势具体体现是在灾害性天气中可以分析输电线路灾害，巡视、检测输电线路，查找线路跳闸故障点等方面。无人机技术的两种工作模式是飞行控制和自主悬停，但它也自驾飞行和手动飞行，在手动模式下，无人机在自主导航下，按照预定的路线飞行，并巡检线路，当无人机处于自主悬停状态后，可以高清晰地拍摄输电线路的图像，并进行传输，地面站工作人员通过监控录像检查故障点。

四、无人机的研究设计分析

4.1技术方面

遥控直升机采用的是普通直升机的气动布局，一般可以携带图像采集和实时传输设备，在飞行过程中，可以将所“看”到的各种信息通过传输设备及时传输到监控中心，从而大大提高输电设备巡视、检修工作的效率。四旋翼无人机的气动布局结构是4个旋翼相互对称分布。这种结构设置使其具有较高的起降能力。此外，四旋翼无人机还安装有减振云台和无线传输设备，在对输电线路进行巡检时，可以利用微型高分辨率的图像采集设备获得高清信息，并将所获信息及时传输到监控中心。

4.2自身系统构成方面

遥控式无人机的构成主体是遥控直升机的本体。此外，遥控直升机还包括减振悬挂装置、信息采集和传输设备、地面图像的监视和操控系统等。四旋翼无人机主要由本体和地面监控站构成。

4.3功能方面

4.3.1无人机的功能分析：应用遥控直升机巡检的工作流程是由人工进行遥控飞行或者悬停在输电线路的上空，而后再利用信息采集设备对线路的图像信息进行实时采集和传输；应用四旋翼无人机巡检的工作流程是在地面站的引导下，根据输电线路的布设状况进行信息的采集和传输。具体来说，分为以下几个步骤：①四旋翼无人机自主悬停于特定空间位置，而后再进行图像信息采集；②通过调节四旋翼的航向和减振云台，对图像采集设备、被检测设备的光学角度和距离进行合理调整，实现对输电线路设备图像的实时采集和传输；③根据人工操作的各项指令进行控制，而后沿输电线路进行飞行式观测和信息采集。

4.3.2地面站的功能分析：四旋翼无人机地面站的基本功能包括与四旋翼无人机协调进行遥控、遥测通信，对四旋翼无人机的图像信息采集位置的确定起引导作用，实时接收和整理分析无人机所获得的输电线路信息，实时操作、控制无人机的飞行状态和云台状态。

4.3.3关键技术要点和创新点的分析：无人机巡检输电线路的关键技术要点和创新点主要包括以下几个：①四旋翼无人机具有自主悬停、自主导航飞行的特点，可以进行输电线路跳闸后的故障点查找，并在此基础上，构建一个完整的输电线路全过程立体式的巡检系统。②四旋翼无人机的另一个功能就是可以对输电线路起到防碰撞保护作用，用于输电线路的巡视和检测，同时，还可以对严重自然灾害下的输电线路起到保护作用，比如常见的大风、暴雨等。③地面实时监控技术和图像防抖降噪技术在输电线路巡检中的应用。无人机所配备的可见光视频可以在网络信息技术的作用下及时传输到监控中心。④对四旋翼无人机一体化设计和输电线路的快速检测系统进行优化，有效解决流线型机身的碳纤维制作工艺问题，进而解决锂电池的选型、旋翼的升力、电机的选型和空气动力等相关问题。⑤自主悬停和飞行控制系统具有自驾和手动两种工作模式。在自主悬停的状态下，无人机不仅可以通过地面站的高清录像检查线路，并保留手动模式，还可以按照既定的路线进行自主导航的飞行和巡检。

五、无人机的应用分析

5.1实际应用效果

在输电线路的巡检中，应用无人机可以实现多角度、全方位的高空信息采集，有效降低架空输电线路巡检工作的强度，减少安全隐患，促进巡检效率和质量的提高，尤其是在恶劣的环境中，比如在铁塔打滑时，无人机可以代替人工蹬杆和走线，进而保障了电网的安全、稳定运行。另外，应用无人机可以大大降低巡检工作的成本，为生产生活用电提供保障。可见，无人机的应用对当前电力企业的输电线路巡检工作具有重要意义。

5.2无人机的发展前景

无人机的发展前景可以概括为以下几点：①在高压输电线路中，可快速、准确地查找故障点，并对存在的可疑故障点进行高效、合理的巡检，是高压输电线路稳定运行的保障。②在输电线路具体的某个路段或局部设备中，可以快速对故障进行巡检，成本低、效率高，具有较好的安全性和技术性。③可以智能化定点悬停在输电线路金具和绝缘子的上方进行局部检测，操作简单，从而减少人工巡检的任务量和时间，尤其是在环境条件恶劣的输电线路中，无人机的优势更为明显。④无人机所具有的陀螺稳定可见监视器和红外线成像仪设备不仅能够对输电线路起到录像和检测的作用，实现自动巡检，还能够有效解决地形巡视困难等问题，进一步降低人工巡检的潜在危险性，提高输电线路的运行质量。

结语

电力在现代社会发展中发挥着重要作用，是国民经济健康、稳定发展的保障。在科技的推动下，将无人机应用于输电线路巡检中，可以大大提高输电线路的运行效率和质量，并进一步提升其运行的可靠性和稳定性。因此，电力企业要加大对无人机的应用和研究力度，提升其实际应用效果。

参考文献

[1]张永，李德波，吴翔，等.无人机巡检输电线路技术的应用与分析[J].宿州学院学报，2013.

[2]诸葛葳.无人机巡检输电线路技术的应用探析[J].科技经济市场，2015.

作者简介：

于磊（1981.9-），男，湖南临澧人，南京工程学院毕业，工程师，单位：江苏省兴化市供电公司，研究方向：输电线路方向。