电力线路中的无人机巡检方案分析

电力线路中的无人机巡检方案分析

朱明亮

中国南方电网有限责任公司超高压输电公司百色局 广西壮族自治区百色市 533000

摘要：经济的发展，城市化进程的加快，人们对电能的需求也逐渐增加。输电线路的运维质量直接关系到电网的安全稳定运行，要提高电力系统可靠性，减少线路事故的发生，就必须清楚掌握线路的运行状况，按期进行巡视与检测，及时发现线路缺陷和威胁线路安全的隐患。目前，输电运维工区多采用人工定期巡视的方法，频繁的巡视工作消耗了大量的人力、物力、财力。此外，由于输电线路距离长，天气、交通环境等因素严重影响巡检质量，因此，传统输电线路巡检方式已难以适应电网发展需要。本文就电力线路中的无人机巡检方案展开探讨。

关键词：电力线路；无人机巡检；方案

引言

将无人机应用于输电线路检修作业，创新电力线路带电作业方法，是一次传统技术和新兴科技的一次尝试。通过无人机搭载抛绳器，连接自动挂钩和高强度绝缘绳，自动挂钩利用无人机挂设于高压导线上，检修人员可利用电动升降装置沿着高强度绝缘绳进行升降，上升至作业位置进行检修作业，提高了作业效率，实践证明该方法值得推广应用。

1无人机巡检的实施方案

无人机飞行机动灵活、操作简单、悬停稳定性高，抵御阵风能力强，可以通过可见光相机及各种成像技术对线路状况进行巡检，并将采集的资料信息提供给巡检人员进行分析，也可在线路大型检修作业前进行勘测，提前检查设备状况，便于检修方案的制定。可见光相机可对杆塔、绝缘子串、金具等设备的外观进行巡查；红外热成像技术是对线路局部异常发热进行检测，从而判断输电线路的具体故障点和类型；电子光学检测则是能够检测线路是否发生漏电；而激光振动检测则是检测绝缘子是否发生破裂。不同的检测技术的特点不同，应用场景也不同。基于无人机巡检的特点，在对线路的巡检过程中，分析不同巡检的任务需求、线路所处环境特点等因素，选取适当的方式开展线路巡检。例如，220千伏及以上线路（除人口活动密集区、禁飞区及不适合大型无人机作业区域外）可开展大型无人机的日常巡视，单次作业可开展可见光巡视和红外测温工作，用于发现线路较为明显的缺陷和外部隐患；110～35千伏线路由于杆塔高度较低和档距较小，一般以采用小型无人机开展精细化巡视为主，人工巡视为辅。对于大型无人机不适合作业的区域仍以人工巡视为主，并利用小型无人机替代人工登塔进行精细化检查（禁飞区等不适合作业区域除外）。部分位于河道、山坡等人员难以接近的杆塔，以小型无人机开展精细化巡视为主，人工巡视为辅。杆塔基础、铁塔、附属设施等无人机巡视中不易发现的设备缺陷和隐患，以人工巡视为主。

2电力线路中的无人机巡检

随着无人机技术和信息技术的快速发展，为输电线路巡视提供了新路径。无人机具有体积小、操控简单的特点，对于输电线路的巡检，特别是山区的巡视工作具有良好的应用价值。一是降低了巡视成本，一台小型无人机能够在一定范围内的多条线路进行巡视，在提高了巡视效率的同时也降低了人力资源成本的支出。二是工作人员不再需要进行高空作业，只需凭借无人机在地面进行操控和记录即可，这使得巡视工作的安全性能得到大幅度提高。三是无人机体积小，机动性强，在代替人工的同时，对一些小空间内的巡视检查也能够达到很好的效果，可以有效填补线路巡视的空缺。

2.1人机协同实现精细巡检

所谓人机协同即是指相关技术人员对无人机进行现场操作。应用于电网设备常规巡查工作中的无人机，通常搭载可见光相机、红外热成像或紫外成像等装置，通过无人机与人工协同巡检模式对电网设备进行精细巡检。在此过程中，及时回传并存储现场拍摄的图像机视频等数据信息，相关技术人员采用智能化自动识别技术对这些数据进行判断，从而及时查找出电网设备存在的异常情况。

2.2无人机在输电线路带电作业中的应用

通过设置能够挂于高压导线的自动挂钩，可有效降低作业人员劳动强度，便于输电线路检修。自动挂钩连接有粗高强度绝缘绳，能够方便检修人员乘坐升降组件上升至检修位置，而且自动挂钩还连接有后备保护绝缘绳，2根绝缘绳可固定于地面，便于检修人员的检修工作，同时也提高了检修人员的安全性。设有无人机，在检修作业时，将高强度绝缘绳和后备保护绝缘绳通过自动挂钩挂设在导线上；检修完成后，也便于将自动挂钩在高压导线上取下。本方法提供的高压线路检修组合装置，其结构简单，便于携带，易于操作，适用于不同环境的高压线路检修作业，特别是山区、丘陵、河海湖泊等人员到达困难的线路检修，选取人员、车辆能够到达或缺陷位置，通过升降组件与高强度绝缘绳的配合，直达作业位置，极大减轻作业人员劳动强度，提高了高压线路检修作业的提升效率，也提高了高压线路检修作业的安全性。

2.3外部风险隐患的排查

通过在无人机上搭载GPS模块、RTK模块以及高分辨率可见光相机、三维激光扫描机等成像设备，对外部风险区域进行测绘。之后相关工作人员可以根据无人机回传的信息数据，对潜在的外部风险隐患进行准确评估，从而避免危险事故的发生。对于分布在复杂地形环境中的电网设备，一旦发生故障，人力排查存在很大的局限性，尤其是交通不便利的地形环境，大大增加了巡查难度，传统人工排查方式不仅需要耗费较长的时间，而且排查效率并不高。采用智能化无人机技术便可以彻底解决这些问题，可以无障碍且快速到达故障现场，对故障设备进行全面准确的检测，并及时将检测信息进行回传，不仅解决了人工难以达到故障现场的问题，而且大大提高了电网设备故障排查效率。

3无人机巡检成效分析

从无人机线路巡检效果看，一是无人机巡视能及时发现输电线路的安全隐患，减少人工劳动的同时，做到夜间巡视和恶劣环境下的巡视。同时还可借助无人机搭载喷火装置的方式将线路上的异物清除，做到缺陷的快速处理。二是无人机除具备正常巡检、消缺的功能外，还能在受到自然灾害时第一时间反馈受灾情况，为灾后的现场指挥及电网恢复提供保障。

4无人机在智能电网中的应用展望

首先，智能数字电网建设运维。采用大云物移智链技术，将智能电网与数字电网有机结合，从而对智能化电网运行加以控制和维护。在电网规划设计中，通过采用无人机技术对点云数据进行收集，从而实现数字化重建。也可以利用无人机技术，对各类影像数据进行采集，并对这些数据进行智能融合分析。另外，通过在无人机上搭载不同的设备，完成具有高难度的电网设备维护、检修、应急抢险等任务；其次，构建智慧立体巡检体系。构建科学完善的无人机智能巡检作业体系、技术支撑体系以及管理体系，以无人机智慧管控平台为基础，进一步推动无人机巡检的规范化和标准化。

结语

随着信息通信、远程图像传输技术的迅速发展以及无人机的红外测温、紫外探测以及激光震动等各种成像吊舱技术的发展成熟，在不久的将来无人机巡视有望全面取代人工巡视，输电线路的健康水平将再上一个台阶。

参考文献

[1]吕洋,康童娜,潘泉等.无人机感知与规避:概念、技术与系统[J].中国科学:信息科学,2019,49(5):18-35.

[2]朱珂,王玮,杨露彬.”5G+无人机”技术的教与学:场景,路径与未来应用展望[J].远程教育杂志,2019,v.37;No.253(4):35-43.

[3]刘志武.轻型无人机在输电带电作业中的应用．电力大数据[J]，2019，21(11).

[4]刘林明.输电线路带电检修作业的安全防护研究．低碳世界[J]，2020(18).

[5]农海雄.无人机在带电作业中的运用．建材发展导向：下[J]，2019，000（011）.

[6]付红安，王学平，田帅，等.基于无人机激光雷达技术的输电线路走廊清理方法［J］.电测与仪表，2019，56（23）：146-152.