架空输电线路无人机的应用

架空输电线路无人机的应用

侯旭

中国电建集团河南省电力勘测设计院有限公司 河南省郑州市 450007

摘要:随着时代的进步和发展，电力输电线路的建设数量逐步增加，这对于实际的线路运维工作带来巨大挑战。而无人机技术的出现，能够减轻运维工作人员负担，提高运维效率，推动电力线路运维工作的高质量开展。基于此，本文主要就架空输电线路无人机的应用进行分析，并就其应用中的问题及措施进行探讨。

关键词：架空;输电线路;无人机;应用

1相关概述

1.1架空输电线路概述

在电力基础设施中有地下电缆线路和架空输电线路，架空输电线路利用绝缘体和空气绝缘架设于地面之上的电力线路。和地下传输电线路相比，架空输电线路具有施工周期短、施工成本低而且便于后期维护的优点，因此成为了电力输送的主要输电方式。但要经常对架空输电线路进行维护和检修，从而提前排除线路故障减少相关事故的发生，保障电力系统的正常运转。在架空输电线路的后期维护尤其是在巡检过程中，受到地形地貌的影响，使得巡检工作困难较大。通过将无人机巡检和传统人工巡检相结合，有效弥补了人工巡检的不足，为输电线路的立体化巡检提供了可行的技术手段。无人机有利于解决交通道路不便、林区、山区、河网、污染区、超高杆塔等区段输电线路存在巡视盲点和检修困难的问题，能够发现人工地面巡检难以发现的缺陷，有助于提高巡检质量和效率、降低输电线路运行维护成本、保障巡检人员的人身安全。此外，无人机还能快速到达故障现场，第一时间掌握现场故障情况，精准定位故障点，为事故抢修和重大保电提供技术支撑^[1]。

1.2无人机技术概述

无人机指的是在驾驶过程中不需要驾驶员在机舱内操作来完成驾驶的飞机，它主要借助于遥控或自动驾驶技术来完成相关任务的飞行载具，一般包括遥控直升机和四旋翼无人机设备，一般被广泛应用于线路巡检工作中的无人机主要是小型无人直升机。为了完成配电网架空线路的巡检任务，将搭载高速图像模块、红紫外成像传感模块、特高频传感器等综合巡检模块要求的配置应用于无人机中，从而完成了配电网架空输电线路巡检的智能化和自动化。

2无人机在架空输电线路中的应用技术

2.1视觉跟踪技术

无人机执勤时有导航功能，通过线塔的视觉跟踪技术可精确躲避障碍物。但是，实际操作过程中，工作环境中的无人机振动，影响相机的稳定性，造成部分图像不够清晰。

2.2无线通信网络技术

无人机检查中会摄制线路影像与关键影像，这一部分的图像需传送到数据接收器。无线通信网络技术构建地面基站计算机与无人机的双向通信。数据交换通过线路检测的智能感测数据，构建无人机的具体位置信息，由控制站计算机发射，以掌控直升机滑翔的各种信息。因为无线通信技术平稳、安全、可信、抗干扰能力强，直升机能于远程巡逻与干扰条件之下构建控制站和无人机间的信息传输。

2.3线路故障探测技术

第一，视觉检查技术。无人机上安装高清摄像机，能实时检测线路装置的表面故障，并且把图像信息储存到上位机。人可通过图像识别算法确认线路设备的缺陷类型。第二，红外线与紫外线探测技术。无人机通过红色与紫外线摄像设备展开检测，依据图像热源可辨别线路中的连接器、绝缘子与夹具存在的问题。通过紫外线接收装置分解紫外线信号图像，确认线路日冕强度与日冕的特定位置，进而辨别线路损伤与绝缘子放电故障^[2]。第三，通过包含时隔波振幅雷达与脉冲雷达在内的激光器方向特性，构建激光雷达探测技术。激光测距原理包含用作火箭时隔或是脉冲激光器信号的测距仪。激光器目标碰到目标反射，可精确记录激光器来往时间、测量距离和测量目标距离。

3无人机在架空输电线路中的应用

3.1架空输电线路全方位巡检中的应用

在架空输电线路检测过程中，高性能无人机硬件包含地面站与无人机两个组件^[3]。几个部分的可视光相机难以加装可视光，相机不能发送路上的全方位摄制。检查员可使用专门的软件即时证实无人机摄制的影像，并且依据无人机摄制的影像辨别传输线路的运行状态。此外，对特定的线路检查要求，检查员可采用遥控器掌控无人机，躲避障碍物，迅速看到故障位置。此外，监视人员可通过遥控器掌控无人机的焦距，使目标位置更清楚，且可通过无人机进一步行进，将检查图像储存到计算机中。

3.2架空输电线路异物清除中的应用

在架空输电线检查过程中，有时候输电线上常常出现异物。假如这些异物没被立即去除，有可能造成传输线路故障或是触电。为了防止这些问题，检查员需常常清除异物。无人机的出现对输电线中除去异物起到了关键作用。通过无人机去除传送路径中的异物，常规方法是把激光器加装于无人机，软管模块通过光的聚焦作用把异物吹走。由于激光器是平行的，必需采用凸透镜对光展开聚焦，专注后的光必需准确导向于异物。在异物纵火过程中，必需保证异物和无人机维持一定的距离，这样检查人员便可掌控无人机。

3.3架空输电线路故障检测中的应用

在架空输电线路检测过程中，无人机发挥着关键作用。无人机有3种检测方式：（1）使用雷达检查故障；（2）通过摄制视频检查故障；（3）使用红外线检查故障。雷达探测可提升传输线路的定量测量精度，雷达距离测量装置可精确测定传输线路和四周障碍物间的距离，为传输线路的维持与安装获取数据参考。视觉相机通过无人驾驶飞机或是地面天线传送照片或是视频，计算机通过通信模块采用专门的软件录像观察。在红外线检测方面，该技术帮助检查员展开红外线成像分析，在线路金属探伤方面具备较高的应用价值。

4无人机在架空输电线路应用中的问题和措施

4.1无人机在应用中的问题

无人机在架空输电线路应用中出现的问题主要是能源消耗快和相关各方面还不成熟。中小型的四旋翼无人机一块储蓄电池在架空输电线路的巡检中一般只能支撑2个小时的时间，续航能力较差，尤其是在温度比较冷的冬天要完成一次巡检任务往往需要多次更换电池，给巡检工作造成了困扰。另外，无人机在架空输电线路的巡检各方面还不成熟尚处于探索阶段，由于无人机的驾驶要求的技术水平较高，无人机巡检是一种新技术，在实际的工作中缺乏专业的技术人员，无人机的各项技术还处于研发或者试运行阶段。

4.2无人机应用对策研究。

（1）加强技术研发。加强无人机在架空输电线路巡检中的技术研发，将更多的能够有利于巡检工作的技术搭载到无人机中，从而真正解决无人机在架空输电线路中的各种技术问题，提高输电线路的安全稳定性。

（2）建立一个标准化的无人机巡检工作体系。逐步探索符合实际情况的无人机巡检班组模式，完成无人机班组建设及人员配置，初步建立相关的班组管理、制度标准、绩效考核等配套体系，实现由传统线路运维班组向新型协同巡检班组的转型;完善无人机培训体系，组织青年员工参加无人机取证培训班，取得飞行器驾驶员合格证。

结束语

输电线路的质量对电能的稳定供应十分的关键，因此，对输电线路进行巡检可以有效地解决现阶段电能企业在发展的过程中所面临的各种问题。采用无人机技术进行巡检可以降低工作人员的工作量，对巡检效率的提高也有一定的好处，巡检效率的提升可以从根本上提高电能供应的效率，降低故障等情况的发生，对我国电能企业的发展非常的重要，有利于人们生活质量的提升。

参考文献

[1]王伊.输电线路巡检中多旋翼无人机的应用[J].科技资讯，2017，15（28）：40-41.

[2]莫文华.研究输电线路巡检中无人机的运用及发展[J].通讯世界，2016，（9）：204-205.

[3]顾泽林.输电线路无人机巡检智能管理系统的研究与应用[J].工程技术研究，2019，4（14）：128-129.