输电线路人机协同巡检模式的研究与应用

输电线路人机协同巡检模式的研究与应用

朱恩邦

云南电网有限责任公司西双版纳供电局 云南 景洪 666100

摘要：近年来，各行各业建设的发展迅速，架空输电线路是现代电力系统中的主要设施，随着社会人群对电能的需求越来越大，该线路数量大幅增长，整体架构也变得更加复杂，这时线路运维、检修工作的难度大幅增长，以往普遍使用的人工巡检模式已经无法满足工作要求。为此，架空输电线路管理部门引进了无人机巡检技术，该项技术成功弥补了人工巡检模式的不足，能够帮助人工了解架空输电线路情况，做好运维、检修工作。

关键词：输电线路；人机协同巡检模式；研究与应用

引言

随着我国经济发展和人民生活水平的提高，对于电力能源的需求也逐年增加，输电线路作为电力能源传输的重要载体，国家电网公司和南方电网公司也加快输电线路的建设，呈现逐年增加的趋势，但输电线路运维现状不容乐观。现有输电线路运维人员缺口较大，且传统人工巡检模式存在巡检工作强度高、效率低、效果差的问题，加之输电线路多位于远离城镇、远离交通干线、人烟稀少的高山大岭地区，需要特巡特维的任务日益增多，输电线路巡检工作面临的问题日益突出。

1当前无人机巡检存在的问题

随着无人机技术的成熟，其被广泛应用于电力、交通、安防等领域。作为电力行业的主要应用场景，输电线路无人机巡检在全国各地进行了试点，并取得了较好成绩，但也突显出一些问题，使无人机巡检无法实现广泛应用。无人机巡检需要运维人员同时具备电力巡检和无人机操控的双重能力，在缺少运维人员的情况下较难实现无人机的广泛应用，同时运维人员综合素质参差不齐，给无人机巡检的质量带来较大不确定性；由于通信技术的限制，当前无人机使用4G、Wi-Fi或蓝牙等通信方式，带来空域定位精度低、带宽小、高延时和操控范围小等问题，导致传输图像不清晰、无人机误碰高压线和坠机等现象。Wi-Fi点对点的形式，通信距离一般不超过500m，图传能力可达到1080P，每秒30帧左右；4G网络在网络覆盖的情况下，不受操控距离的限制，图传能力以720P为主；蓝牙传输则在传输距离和图传能力方面均处于最低水平。因此现阶段无人机无法完全满足输电线路巡检的需求。

2无人机在输电线路人工检查中的应用

2.1适用于传输线的全方位检查

在输电线路检查中，无人机具有很大的应用优势。高性能无人机的硬件包括地面站和漂浮在无人机空中部分的两个组件。可以配备可见光摄像头，该可见光摄像头可以在各个方向拍摄电力传输线，并通过系统的模拟信号传输和无线通信模块将捕获的图像转换为视频。通过专业软件，检查人员可以实时查看无人机捕获的图像，并根据无人机捕获的图像判断传输线的运行状态。此外，面对特殊的线路检查要求，检查人员可以使用遥控器控制无人机，从而使无人机避开障碍物并更快地找到故障位置。此外，还可以灵活地调整安装在无人机上的可见光摄像机的焦距。检查人员可以通过遥控器调整无人机的焦距，使目标位置更清晰。检查完成后，被捕获的巡逻图像将保存在计算机上。无人机采用多功能转换头进行输电线路检查，可以通过更换人员有效地完成检查，显著降低了检查人员的工作强度，有效规避了安全隐患。

2.2适用于清除传输线上的异物

传输线中经常有异物，如果不及时清除异物，将有可能导致传输线击穿和触电。为了避免上述问题，检查人员经常不得不手动清除异物，这极大地增加了检查人员的安全风险，并且清除异物所需的时间较长。无人机在去除传输线中的异物方面发挥了重要作用，当使用无人机去除传输线中的异物时，传统的方法是将两个激光携带到无人机的空中，坡度管模块通过聚光效果燃烧异物。考虑到从激光二极管模块发射的激光是平行的，需要使用凸透镜聚焦光，并且需要使光散焦。在准确燃烧异物的过程中，检查人员必须确保无人机与周围的充电设备保持一定距离，并且异物会在风的作用下晃动，这种使用无人机去除异物的方法较困难，并且去除异物的效率低，需要改进。将电动水平仪、激光模块和控制模块安装在多旋翼无人机上，检查人员可以通过云台摄像机观察异物的位置，可以对无人机进行调整，使激光模块的焦点对准异物的位置，接着检查人员可以使用GPRS远程控制继电器打开激光模块的电源，该模块可以快速燃烧异物，并快速去除传输线中的异物。

2.3适用于检测传输线错误

无人机在输电线路故障的检测中起着重要的作用，无人机主要有三种检查方法。第一，通过雷达检测错误；第二，通过视频检测错误；第三，使用红外检测错误。雷达检测可以提高对传输线的定量测量精度，雷达测距装置可以准确地测量传输线与周围障碍物之间的距离，为维护和安装提供参考。在目视检查中，检查人员可以通过安装在无人机上的摄像机拍摄传输线，并通过通信模块将航拍照片或视频传输到地面站的计算机。检查人员可以借助专业软件分析传输线的实时运行。红外线检测技术利用红外线帮助检查人员进行图像分析，适用于肉眼无法识别的线缺陷检查，在线金属缺陷检测中具有很高的应用价值。当使用无人机设备检查传输线时，必须在操作过程中做好准备，以检查操作效果并有效地发挥无人机的作用。必须确定合适的起降地点，避开市中心、铁路和矿区等复杂区域，与人保持一定距离。无人机飞行时，会受到高大的建筑物、树木的影响，因此需要注意起飞高度的调整。为此，有必要在起飞前在检查区域中测量较高的障碍物高度，并将无人机设备的高度控制在障碍物上方2.5～5m的高度。为了确保无人机设备操作的合理性，检验人员应阅读设备操作手册，牢记相关参数，并在操作前掌握操作技能。在进行无人机检查之前，还应进行设备校准，需要注意和控制的主要参数是无人机设备的飞行高度、返航点和电池警报。其中，飞行高度一般设置为120m，智能飞行系统最多可控制50m

2.4作业安全管控

无人机巡检技术在任何应用领域中都需要得到安全管控，这一点在架空输电线路巡检中更加重要，稍有不慎是可能损害电路的，甚至会引起一些灾害。针对安全管控问题，现代无人机巡检技术都是严格依照国家提出的安全作业标准来实施的，此举确实大幅提升了技术实施的安全性，但也导致无人机巡检技术的功效未能充分发挥。这一条件下，为了同时兼顾作业安全管控与无人机应用价值的充分发挥，国内相关组织通过研发得出了无人机可视化综合管理系统，该系统具备无人机视频实时回传、无人机实时管理、远程操控等功能，能让无人机在巡检中保持良好的安全性。但该系统提出的时间比较短，只适用于型号特定的无人机上，且此类无人机一般不满足架空输电线路巡检要求。同时，国内电网公司还在2017年研发提出过无人机巡检作业飞行数据记录器、无人机巡检业务模块，借助记录器与业务模块能实现无人机巡检作业全过程监管、且没有明显的缺陷，因此记录器与业务模块至今仍在沿用，其主要研发方向是完善两者功能。

结语

随着5G网络的全覆盖以及相关技术的成熟，5G无人机可以大范围应用于输电线路巡检领域，使输电线路巡检摆脱环境、地域和人员等传统巡检方式限制，较大程度上提高工作效率，同时保障外破、缺陷等问题的及时发现，还可以利用巡检过程中积累的大量数据进行数据共享，继而大数据分析，优化巡检任务，提升边缘计算能力，进一步提升输电线路巡检自动化水平，同时促进输电线路巡检的数字化转型。

参考文献

[1]罗仁及.架空输电线路无人机巡检技术的应用[J].名城绘,2018,3.

[2]任晓龙,陈亚文.无人机在架空输电线路巡检中的应用研究[J].商品与质量,2020,1.