架空输电线路无人机的应用

架空输电线路无人机的应用

李文革

国网晋中供电公司 山西 晋中 030600

内容摘要：随着我国经济的快速发展，对于电力的需求也越来越迫切，电力基础设施的建设也越来越普遍，使得输电线路的建设也越来越复杂，这大大增加了后期对于架空输电线路的巡检难度。而将无人机应用于架空输电线路的巡检工作中，使得日常巡检工作更加方便、简单，大大降低了工作难度。本文着眼于架空输电线路巡检的现状，探讨了无人机在架空输电线路巡检中的应用技术。

【关键词】架空输电线路；无人机；电力行业

近些年来，无人机被广泛应用于铁路交通、石油化工和建筑施工等行业中，而在电力行业中尤其是架空输电线路中也开始推广无人机巡检技术。自从2001年以来国家电网开始探索“直升机、无人机和人工协同巡检”的工作模式，到2016年无人机巡检被全国推广并应用。无人机巡检改变了架空输电线路的运维效率低下且技术水平不足的现状，使得巡检工作更加高效的同时降低了工作的成本，给电力基础的建设带来了新生机。

一、无人机在架空输电线路中的应用概述

(一)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。面对繁重的线路巡视任务，南京供电公司输电室结构性缺员现象较为严重，人员缺口巨大，同时由于人工巡检质量依赖于巡检人员的责任心，巡检到位率难以保证。为了解决巡检人员缺口和巡视到位率的问题，南京供电公司输电室自2014年以来，试点、推广应用了无人机立体巡检，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。

(二)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。

二、无人机在架空输电线路巡检中的分析

无人机综合巡检平台构建。要搭建无人机综合巡检平台，就要对架空输电线路巡检中应用到的直升机进行选型。在嘉定某供电公司的线路巡检中一改以往运用轴距超过600毫米的大飞机，而选用质量在1千克的轻型无人机，灵巧方面的同时满足了城市架空输电线路复杂且周边空域狭小的环境要求，多样的巡检方式保障了巡检工作顺利进行。无人机结构的设计包括无人机壳体的设计、无人机悬臂设计和无人机云台的设计。无人机壳体的设计要求无人机要适应在复杂多变的地形和天气环境正常的运转和工作，利用较好的流线型来减少飞行过程中的摩擦阻力，从而减少动力消耗，保证续航时间的充足。电动多旋翼直升机通过无人机的悬臂设计来改变速度和调整力矩，同时在悬臂设计中采用了快速折叠锁紧机构，解决了悬臂高空震动问题，简化了折叠结构解决了折叠容易卡死的问题。无人机的云台主要是为了安装和固定摄像机等任务荷载的支撑设备，要研究如何进行任务荷载而通过云台将它们更好地搭载到无人机上，从而使得无人机更加小型化、模块化和轻型化。在电动多旋翼无人机中就设计了三轴增稳平台，保障了无人机在进行低空巡检作业时能够拍摄出清晰的视频影像，而插拔式的连接又使得安装操作。

三、无人机在架空输电线路巡检中的问题和措施

(一)无人机在巡检中的问题。无人机在架空输电线路巡检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。

(二)无人机巡检对策研究。

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，组织青年员工参加国网公司山东电科院多旋翼无人机取证培训班，取得AOPA颁发的轻型多旋翼飞行器驾驶员合格证。

四、结语

将无人机应用于架空输电线路的巡检工作中能够大大解放劳动力，提高巡检工作效率的同时降低了工作难度，使得输电线路的巡检工作更加便捷、安全。但是这一应用尚且处于不断发展和改进的阶段，所以要加强新技术的开发和应用，建立完整无人机巡检工作体系，提高电网运行的安全性和经济性，真正实现高科技服务于社会的最终目的。

【参考文献】

[1]何健，罗昳军，范畅，侯品.架空输电线路无人机人工联合巡检模式初探[J].电子测试，2015,21

[2]侯荣昌，邱文彪.小型多旋翼无人机在架空输电线路巡检应用探索[J].科技创新与应用，2018,33

[3]石书山，谢璐，周筑博，杨鹤猛.基于无人机巡检的输电线路规避系统设计[J].电力大数据，2019,15

[4]刘健辉，薛庆辉.浅析无人机在高压输电线路巡视中的应用研究[J].中国新通信，2019,5