输电线路远程登塔云巡检技术研究与应用

输电线路远程登塔云巡检技术研究与应用

武娜 裴楚 王琪

国网山西省电力公司电力科学研究院 太原 030001

摘要：为了提高输电线路巡视效率、减少输电线路故障缺陷查找时间，本文结合电力企业线路工况的实际特点，将无人机技术应用于电力企业输电线路实时监测中，建立了电力企业输电线路全工况监测系统，提出了无人机及其系统的体系架构。该系统利用摄像头、无人机等数据采集终端作为输电线路巡视监测的有效手段，在国内电力系统率先开展了基于自主悬停的四悬翼无人机的应用，大大提高了输电线路的管理水平和巡视效率。

关键词：输电线路；无人机；巡检技术

随着我国国民经济的快速发展，对电力能源的需求日益旺盛，与之相应的电力工程建设的力度也在不断加强。中国电网规模已经超过美国，居世界第一。截至2017年底，全国电网220千伏及以上输电线路回路长度68.78万千米。我国输电线路仍然以架空线为主，高压、特高压输电线路分布点多、面广，所处地形复杂，自然环境恶劣，在山地地区，由于水土流失、雨水、泥石流等的原因，会造成对输电线路、尤其是杆塔等电力设施地基的破坏，导致杆塔倾倒或设备损坏，直接破坏输电线路。因此，对输电线路的及时检测是保障输电线路安全运行的唯一手段。

目前，输电线路的巡检主要方式有人工巡检，载人直升机巡检，无人机巡检等方式，还有在线监测装置也能够及时发现部分线路杆塔隐患，起到巡检的作用。其中载人直升机巡检不受地域影响，迅速快捷、工作效率高，巡检质量高，巡检安全性高。但是巡检成本高，更受空域权审批等影响，巡检频次低，目前，仅对500kV及以上线路进行每年一次的巡检。无人机巡检具有不受地域影响，迅速快捷、机动性和灵活性强，巡检安全性高的优点。但目前由于航时较短，图传距离制约等因素，仍需要人员到现场操控，实际巡检效率低，难以大规模应用。人工巡检尤其是登塔带电巡检作业由于具有不用停电避免经济损失、能够发现运行中的设备故障、诊断周期灵活安排及时排除故障等优势，在实际生产中广泛使用。但是目前登塔巡检作业还存在首个登塔人无安全防护，视角问题人工登塔巡检难以全面，人工登塔巡检受人手限制频次较低等问题，带电登塔巡检还存在绝缘设备老化引起不可预知的放电事故，作业最小安全距离和组合间隙参数难以确定等问题。

输电线路远程登塔云巡检技术的研究与应用的必要性在于：该技术将根本的改变输电线路的巡检模式，开创在线监测设备新的应用思路。首创输电线路远程登塔云巡检技术，操作简单快捷，无需登塔无安全隐患，沉浸式巡检视角灵活，巡检更全面、更准确。通过驻塔无人机远程操控巡检，在发生因雷击造成的跳闸事故后可及时起飞巡线，寻找闪络痕迹，及时定位故障位置，为下一步抢修工作提供决策支撑。具有十分巨大的示范、应用、推广价值。

本文研发一套由能够稳定拍照微型无人机和多功能传输充电平台组成的驻塔在线监测装置。驻塔无人机以航拍——充电——航拍的循环方式不断的进行绕塔巡检拍照，并在充电的时候通过充电平台将巡检图像自动传回国家电网电力系统人工智能联合实验室（山西）进行图像分析。同时可根据需要进行人工操作无人机远程登塔巡检，完全满足省公司登塔巡检要求的同时，视角更灵活、巡检内容更精细、巡检频次更高、安全性更高、巡检成本更低。

该系统运用物联网领域技术实现巡检数据的自动快速采集接入，运用人工智能领域技术实现对海量巡检数据的高效处理，运用互联网+领域技术远程登塔巡检，以沉浸式巡检辨识杆塔锈蚀、绝缘子破损缺失、金具变形、缺销、鸟巢、线下施工等48种故障隐患，开创一种高效率、高频率、高识别率、低成本的全新巡检方式。

总体技术路线图

本文研究的新型登塔巡检方式具备载人直升机巡检的灵活视角，具备无人机巡检的低设备成本，具备人工巡检的准确性和低风险性，同时又具备在线监测设备的持续监控特性。微型驻塔无人机成本低，体积小，纯电动航程近，带弹性保护框。不造成异物搭接，意外坠落损伤小，可回收利用，不受空域审批约束。利用手机、VR眼镜姿态同步操控无人机，首创输电线路远程登塔云巡检技术，可塔身内穿梭巡检。操作简单快捷，无需登塔无安全隐患，沉浸式巡检视角灵活，巡检更全面、更准确。

驻塔无人机及母巢采用自主视觉导航进行驻塔自主巡视，采用数据集中传输技术。可部署在偏远信号差的区域，也可以应用于“三跨”区域等重点检测区域的各种不同类型的杆塔。研究的成果可在各种电压等级输电线路进行应用及推广，能够快速部署，建立起从杆塔到关键设备到通道走廊的一整套监控体系，将原来的每年一次登塔巡检变为持续巡视，大大降低了故障事故的发生几率。输电线路远程登塔云巡检技术研究与应用技术的推广应用，将根本地改变输电线路巡检模式，开创在线监测设备新的应用思路，创输电线路远程登塔云巡检技术。操作简单快捷，无需登塔无安全隐患，沉浸式巡检视角灵活，巡检更全面、更准确。通过驻塔无人机远程操控巡检，在发生因雷击造成的跳闸事故后可及时起飞巡线，寻找闪络痕迹，及时定位故障位置，为下一步抢修工作提供决策支撑。具有十分巨大的示范、应用、推广价值。

参考文献：

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基金项目：国网山西省电力公司科技项目项目编号52053018000W