初探输电线路无人机巡检实时通信技术

初探输电线路无人机巡检实时通信技术

王琦

国网内蒙古东部电力有限公司通辽供电公司 内蒙古通辽 028000

摘要：在当今社会技术飞速发展的大前提下，电力作为国民经济生活的基本保障，发挥着不可忽视的作用。传统的输电线路人工巡检受人员、地形和交通等因素限制，运用新技术、新手段在某些方面代替人工巡检，解放生产力迫在眉睫。输电线路无人机巡检技术在线路运检工作中的应用，从一定程度上解决了人工巡检存在的弊端。本文就输电线路无人机巡检实时通信技术展开探讨。

关键词：输电线路；无人机巡检；实时通信技术

引言

随着国家电网的发展，传统人工巡检方式已经无法实现高压、特高压输电线路的巡检工作。无人机具有体积小、远程操作、实时监控以及信息记录，并搭载传感设备、数码相机等设备，对线路进行全方位的巡视，极大提高线路巡视工作效率，降低巡检人员工作强度和危险性。

1输电线路巡检的重要性

输电线路是电力系统的重要组成部分。因为输电线路的运行环境比较恶劣，建设区域内的地形地貌也比较复杂，线路运行中不但要承受正常的机械载荷和电力负荷的内部压力，还要经受雷击、强风、污秽、滑坡及鸟害等外界侵害，这些情况将会使线路上的各个元件老化。因此，一旦在安全巡查的过程中没有及时发现线路存在的问题，就会对电力系统的供电质量产生影响。通过对输电线路的巡视检查来了解线路的运行状况及周围环境的变化，及时发现设备缺陷和隐患，从而预防事故发生，保证线路的安全稳定运行

2电力输电线路巡检中无人机的应用

2.1正常巡视

与传统人工巡视相比，无人机搭载的高清摄像头可在几分钟内对某段导线或某一基杆塔全方位巡视，并在关键位置拍摄照片，可以清晰查看输电导线、地线、杆塔、附属设施及通道情况。

2.2异物清除

就电力输电线路巡检的整体情况来看，在实际工作中一旦有异物存在于输电线路中，而并未在第一时间将其清除，则极易导致输电线路出现故障，甚至存在一定触电风险。一般情况下，由巡检人员通过人工方式将异物清除，以防范故障问题的出现，但此种方式下存在一定安全风险，极易威胁到巡检人员的生命健康，并且整个清除操作需要消耗较多的时间。以无人机为支持，对电力输电线路中的异物进行清除时，传统方式下主要是将激光二极管模组搭载于无人机的机载部分，发挥光纤聚焦作用，将异物烧断，针对激光二极管模组所发射的平行激光，通过凸透镜来实现光纤聚焦，以异物所在位置为光纤聚焦点，将异物烧断。随着科学技术水平的不断提升，传统异物清除的方法得以改进，多旋翼无人机中搭载的激光模组，以云台摄像头为支持，巡检人员对异物所在位置进行观察，调整无人机位置，锁定异物位置，保证激光模组焦点的准确性。

2.3故障巡视

根据故障信息确定重点巡检区段和部位后，无人机可以较为精细地查找故障点及异常情况；也可辅助完成鸟害、树竹、山火、外破等特殊巡视。人工故障巡视时，地面巡视人员主要借助望远镜对输电线路下表面的情况进行观察，而设备上表面就需要登杆塔巡视。登杆塔巡视不但效率低，而且对巡视人员的人身安全有一定的威胁。相对而言，使用无人机故障巡视可以在故障范围内近距离从各个角度清楚地发现设备缺陷及异常区域，免除人工登杆塔巡视的一系列繁杂过程。从实践经验来看，故障巡视时采用无人机，至少可以缩短30%的巡视时间，还能有效发现输电设备放电点（放电点处设备上会存在灰白色小点）。

3实时通信技术在输电线路无人机巡检中的应用

（1）无线通信技术。无线通信技术是利用电磁波信号在空间自由传播的特性进行信息交换的一种通信方式，无线通信技术是近年来信息通信领域发展最快的一种技术，往往在移动中实现通信，因此又称为移动通信技术。无线通信技术是将无线网络中的信息传输通道分成若干个小型的传输通道，从而实现数据信息的快速转换和网络资源的管理控制，提高无线通信技术对高频率、小规模数据的传输。无线通信技术包括微波通信和卫星通信，微波是一种无线电波，它的传输距离可以达到几十千米，但是由于微波频带很宽，通信容量比较大，在传输过程中需要设置中继站进行信息交换，将数据信息加载到微波载体上并通过电波空间进行数据传输。卫星通信技术是将通信卫星作为中继站实现地面2个或者多个移动体之间建立的微波通信。卫星通信网络覆盖范围广、容量大、传输质量好、组网方便，可以实现全球网络的无缝连接，且卫星通信网络站点的建设不受到地理条件的限制，即便发生磁爆者核爆等现象，也不会影响到卫星通信网络。但是卫星通信网络传输具有延时性、回声效应，这主要是由于无线电波在自由空间传输过程中首先需要从地球站发送到同步卫星，同步卫星接收以后再发送到地球，从而导致了通信延迟。无线通信技术不需要在传输范围内设置有线传输电缆，只需要架设一定高度的天线就可以实现一定范围内的通信，具有建设成本低、建设周期比较短，适应性能比较好等优点，但是无线通信网络在通信过程中，受到周围环境的影响比较大，如果通信点之间有障碍物，则影响到通信质量，且在传输过程中，容易泄露传输数据。无线通信技术理论通讯距离在200~6000m，然而在实践过程中受到天气、周围建筑物等方面因素的影响，传输距离无法达到理论距离，无法实现远距离的信息传输以及高质量的信号传输。（2）光纤通信技术。光纤通信系统由光发信机、光收信机、光纤或者光缆、中继器以及光纤连接器和耦合器等构成。光纤通信技术的工作原理是将光发信机的光信号转变为电信号，并将其调制到激光器的光束上，电信号的频率和光束信号的强弱有关，光纤将电信号传输到光收信机，收信机接收到电信号以后，将电信号进行转换为原有的光信号，从而实现信号的传递。光纤通信系统组网方式十分灵活，可以组成树状、网状、链型、星型、环形、单纤网、双纤网等多环向型的拓扑网络结构，满足各种不同形式的组网要求。与其他的通信技术相比，光纤通信技术具有传输频带宽、抗干扰性能、信号传输质量高等优点，已经成为全世界最主要的通信传输网络。

4无人机巡检技术发展的趋势

随着各种新型技术的不断问世，无人机技术在应用时将会具备更多的优势。在输电线路安全巡查工作中，无人机技术将会发挥更大的作用。这项技术的发展前景，主要是向着智能化的方向发展。对于无人机设备的飞行模式，在改造时应该加大对无人机的电动固定翼、导航方式等方面的研究和开发。在改进设备的航摄功能的过程中，需要进一步对全自控系统以及缺陷识别等功能进行开发，从而提高设备的技术应用含量和工作效率。此外，需发挥多功能设备之间的互补应用。

结语

输电线路无人机电力线路巡检过程中，飞行距离和飞行环境都会影响到通信距离。目前无人机的通信技术还不够完善，只能使用无线通信网络中的Ku波段和Ka波段，飞行达到一定的高度，则选择Ka波段，减少数据信息的损失，无法实现无人机远距离的飞行任务。因此，还需要进一步完善无人机巡检系统中的通信技术，提高无人机巡检通信质量和通信距离。

参考文献

[1]吴维农，杜海波，袁野，等.输电线路无人机巡检实时通信技术研究[J].中国电力，2018，49（10）：111-113.

[2]陈天添. 无人机巡检输电线路技术的应用分析[J].科技与创新，2019，52（4）：160-161.

[3]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，2018，28（8）：87-88.

[4]郑贤龙，汪旭旭，叶鹏涛. 输电线路无人机巡检技术应用现状及相关问题分析[J]. 电气开关，2018（3）.