无人机在电力输电线路的各种应用

无人机在电力输电线路的各种应用

王井发 董传洋

国网辽宁大连供电公司庄河分公司，辽宁 大连 116400

摘要：近年来，我国的智能化建设的发展迅速，随着输配电技术的迅速发展，输配电基建的日益普及，越来越多的高压输电线路故障问题也变得更加棘手，如绝缘子击穿、电路老化、雷击穿和垃圾缠绕等等，由于输电线路输送距离长、塔架高并可能穿越大量自然条件复杂多变的深山大河，甚至是无人区，当出现故障时，目前常见是大量采用人工地面观察或登杆(塔)排查等传统手段检查输电线路运行状态，这不仅受自然条件制约，而且劳动强度大，人身安全存在隐患，成本高，巡检效率低，巡检质量难以保证以适应当前大电网安全生产的要求。

关键词：无人机；电力输电线路；各种应用

引言

随着科技的不断发展，直升机、无人机、机器人等先进技术被越来越广泛地应用到电网运行、建设中。本文收集整理了无人机在电力行业中的一些科普知识。

1无人机是什么

无人机是无人驾驶飞机的简称(UnmannedAerialVehicle)，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置的不载人飞机，包括无人直升机、固定翼机、多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机。按照不同平台构型来分类，无人机主要有固定翼无人机、无人直升机和多旋翼无人机三大平台，其它小种类无人机平台还包括伞翼无人机、扑翼无人机和无人飞船等。固定翼无人机是军用和多数民用无人机的主流平台，最大特点是飞行速度较快;无人直升机是灵活性最强的无人机平台，可以原地垂直起飞和悬停;多旋翼(多轴)无人机是消费级和部分民用用途的首选平台，灵活性介于固定翼和直升机中间(起降需要推力)，但操纵简单、成本较低。

2系统设计

2．1视频拍摄传输模块

在多旋翼飞行器电力寻线的工作过程中，需要一个清晰度高、抗干扰强的轻量化无线视频传输系统。根据上述需求，设计了一种符合需求的HD高清视频无线传输系统。该系统采用了一种基于Linux的嵌入式操作系统，通过数字高清摄像头进行视频捕捉，并使用2．4GHz无线网桥将视频信号传回地面，从而实现HD高清视频的无线传输。网桥是整个系统的重中之重，只有选择合适的网桥，高清视频流才能快速而又准确无误地传回地面站。经过慎重考虑与分析，采用UBNT网桥，该网桥是UbiquitiNetworks公司在全球范围内设计、制造和销售创新性的宽带无线解决方案，具有颠覆意义的无线产品。该网桥的优势在于任何一个型号的UBNT产品，均可被作为无线覆盖AP、点对点网桥、点对多点网桥和无线客户端(CPE)等多种角色。

2．2地面基站

电力巡线地面站支撑系统的核心是系统的计算机平台，根据要求，采用了一种基于Intel最新款低功耗处理器的操作系统，该系统采用Windows、Linux双支持的平板电脑作为计算机平台，具有低功耗、操作简单、易于上手的特点。与此同时，在地面站支撑系统中安装了一个14英寸LED液晶屏辅助显示，具有低功耗、高对比度等特点，增大了显示面积，以便于巡线图像的实时观察。在地面基站控制系统中，可以根据无人飞行器传输回的图像能够较为精确地找到巡线的初始位置，并实现对无人飞行器的控制。手动控制系统是嵌入式的无线电发射机控制装置，配备了128pixel×64pixel分辨率的彩色液晶显示屏，2个2轴的万向遥杆，3个可变旋钮，6个2位开关，1个3位开关和一些微调按钮。

3无人机电力巡线的智能避障存在困难

3.1利用超声波技术有较大的局限性

超声波的适用有较大的局限性，在适用的过程中感应速度和精度不够准确。同时还需要主动发射超声波，障碍物较远时，精度也会随着声波的衰弱降低。由于是主动发射超声波对反射物体的要求较高，在大风条件的情况下或者是海绵吸附条件下，超声波技术不能够较好地适用。不仅如此，在主动测距的过程中还会产生机器间的互相干扰，适用前景不够开阔，适用范围也不够广泛。

3.2激光避障技术不够成熟

激光技术的发展也不够成熟，激光技术也是一维的传感器，只能给出一个距离值，不能实现三维世界的测距方式。并且激光的波束非常窄，技术发展也不够成熟，激光技术的精度和抗干扰能力仍然不够强。但是其激光元件的技术不够高，在目前的发展水平还存在较大的局限性，激光元件的价格十分昂贵，并且体积庞大，不方便在无人机上试用也不方便无人机携带。不仅如此，激光技术的能耗还非常大，提高了激光技术的使用成本。

3.3红外避障技术易受干扰

红外避障技术对受反射的物体要求也非常高，并且红外线容易被吸收，尤其是一些黑色物体或者会穿透的透明物体，抗干扰能力较弱。这样一来，红外线的避障技术精度较低。不仅如此，红外线的技术也是单点测距，难以获得特定方向上的距离数据。除此之外，红外线的避障技术采取的也是一种主动测距的方式，也会产生两台机器互相干扰的问题。

3.4“

大疆无人机”避障技术发展不够深入

“大疆无人机”中的精灵4Pro上的五向避障技术目前的发展水平还不够深入。难以写出有效的视觉识别或者地图重构的算法，难以在无人机上提高自身的计算能力同时降低功能损耗，无法在无人机上稳定运行。同时“大疆无人机”精灵4Pro上的五向避障技术大大提高了计算和数据储存能力，但是续航能力受到了较大的影响。不仅如此，也难以处理好功能的边界，在视觉受限的情况下，难以保证功能正常运行。

4无人机在电力行业的应用

4.1自主巡检

机巡人员在事先制作的高精度线行三维地图上规划好航线，应用厘米级实时定位技术，无人机即自动巡视指定线路，并通过AI自动检测设备并发送回诊断结果数据，后台控制室可即时掌握输电导线、地线、金具、绝缘子及铁塔运行情况。无人巡检包括正常巡检、故障巡检和特殊巡检。

4.2三维建模

无人机输电线路空间距离测量技术可实现“小型电动无人机+微型激光测距仪”的集成适用，通过融合激光点云、DOM、DEM、高清影像、多光谱、红外摄影、视频影像等数据，可形成输电线路通道的可见光合成图和激光三维模型，建立起文字、可见光合成图、三维模型“三位一体”的信息库，实现真实场景重建，直观展示输电通道运行状态。

4.3异物除障

针对高压输电线路上各种可燃异物的清理问题，利用六旋翼无人机携带喷火装置，采用燃烧的方法清除异物。使用该装置的工作人员无需靠近输电线路，通过远程遥控即可在带电情况下快速清除塑料薄膜、风筝线等异物，使原来数小时的清障时间缩短到数分钟，不仅提高了效率，还降低了安全作业风险。

4.4线路架设

在输电线路施工过程中，线路走廊长、地形情况复杂，线路所经地区山谷河流茂密森林，给线路架设带来极大不便，工程实施困难重重。为有效破解缓解生态环境保护和架线施工的矛盾，可运用无人机展放导引绳进行线路架设施工。无人机首先沿线路上空飞行并施放一根轻质高强引绳通过各基塔，然后利用这根轻质引绳不断牵引后续引绳，直至牵通一根三级引绳，并架设导线。通过这种方式，解决了人力展放导引绳的高强度和动力伞展放导引绳着陆困难等问题，也减少了线路通道的树木砍伐，最大限度地保护了自然生态。

结语

无人机在电力巡线的过程中可能会存在一些障碍，需要及时排除电力巡线中存在的故障，提高无人机智能避障的水平。帮助在用电高峰期或者是用电的平缓期相应进行一些常规检查。

参考文献

［1］黄佳．输电线路故障的处理方法研究［J］．电子技术与软件工程，2019(2):222．

［2］韩冰，尚方．面向无人机输电线路巡检的电力杆塔检测框架模型［J］．浙江电力，2016，35(4):6－11．