无人机技术在输电线路巡视中的运用

无人机技术在输电线路巡视中的运用

徐鹏宇 刘玉坤

国网内蒙古东部电力有限公司赤峰供电公司红山输电工区

内蒙古 赤峰 024000

摘要：近年来，随着生产和生活用电需求的不断增加，高压输电线路作为国家电网的骨干网络结构，运行方式十分复杂，平时很难进行停电检修工作。因此，高压输电线路必须采取在线维护，以消除缺陷。在现有技术中，高压线路带电维修时，操作人员穿上防护服，携带绳索上塔，通过跨二短三法、吊篮法、软梯法等方法进出电场进行线路检修，该方法对人员体力及安全措施要求较高，安全风险较大。另外现有技术中的，对高压线路进行带电检修作业时，受作业地域地形影响较大，不利于检修人员顺利开展工作，且极大地增加了作业人员检修时的作业风险，为解决这些难题，我们已将无人机应用于输电线路带电作业，并进行了一些研究和探索。

关键词：输电线路;无人机;线路检修;带电作业

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常见的无人机应用技术

1.1无人机遥感技术

无人机遥感技术是将无人机技术与遥感器探测技术、GPS定位技术等有机结合的一种技术，运用无人机遥感技术，能够高效、自动、精确地获取空间遥感信息，包括地理、环境以及资源等;同时，无人机遥感技术具有可回收利用优势，成本低、风险低，在各领域的应用范围十分广泛。在架空输电线路应用中，无人机遥感技术的高分辨率、机动灵活等优势，能够实现对线路问题隐患的有效勘测，提高输电线路巡检效率。

1.2无人机测绘摄影技术

相较于卫星测绘和大飞机测绘所获得的测绘影像来说，无人机测绘摄影可以借助无人机体积小、自重轻的优势，通过搭载长焦距、高分辨率的摄影设备，实现低空飞行拍摄，能够有效缩小拍摄范围，并且提高测绘影像的精度，尤其是在地形复杂地区的架空输电线路航拍测绘分区复杂问题中应用，同时还可以保证相邻航测区重叠度满足标准要求，从而提高无人机测绘效率，提升架空输电线路工程勘测效率，优化架空输电线路。

1.3无人机超声波距技术

无人机搭载超声波仪器进行架空输电线路的巡检技术，明显优于传统人工测量的方法，能够实现在高空对整个测量区域进行同时测量，并且快速测出需要测量的距离信息。例如，无人机超声波距技术在解决架空输电线路树障问题中，测量带电导线下方树障测距时，通过将搭载超声波仪器的无人机飞到与架空输电线路保持安全距离的水平位置，然后利用其高清摄像头，实时向地面操控人员传输图像，操控人员将影像中心点中线设置水平并对准带电导线，运用超声波测距仪器向垂直地面发出超声波信号，根据信号返回首次时间信息，运用数据传输系统向地面传输，从而获取无人机和正下方树障的垂直距离。

1.4无人机激光雷达技术

无人机搭载激光雷达系统与高清摄像机，能够对架空输电线路中的走廊高精度激光点云数据、数码影像数据进行精确高效采集，并通过三维建模技术，得出线路走廊地物、地形地貌以及各项设备的空间距离。同时，无人机激光雷达测量技术可以通过自动提取带电导线线点并进行曲线整合，从而获取连续架空线路走廊影像，可以有效解决带电导线与树障精确测量的问题，提高输电线路巡检工作效率。

2作业方法及工器具的选择

2.1无人机精准定位

抛绳将无人机下端连接抛绳器，抛绳器下端连接细高强度绝缘绳和自动挂钩，自动挂钩分别将粗高强度绝缘绳和后备保护绝缘绳连接。通过遥控器操控无人机带动高强度绝缘绳和后备保护绝缘绳上升，通过机载摄像头观察无人机和挂钩位置，待挂钩到达高压导线上需要检修的位置，进而确定自动挂钩位置；控制无人机越过高压导线，停稳后进行抛绳。

2.2挂钩准确进入作业位置

无人机将自动挂钩提升至指定位置，进行抛绳，抛绳后自动挂钩的活动挂钩接触导线，在重力的作用下，自动挂钩缓慢下滑，待导线进入自动挂钩至锁住，即完成搭线作业，自动挂钩挂设在高压导线上。

2.3电动升降装置准备就绪

完成搭线后，自动挂钩将粗高强度绝缘绳和后备保护绳上端固定在导线上，地面配合人员将粗高强度绝缘绳和后备保护绳固定于地面上，防止绳子摆动。将粗高强度绝缘绳连接到电动升降装置中的卡盘上，并操控电动升降装置，在地面进行试验，电动升降装置提升稍高于地面时，关闭升降机构。

2.4乘坐电梯进行检修作业

检修人员乘坐电动升降装置（相当于电梯），并且系好安全带，操控电动升降装置上升至合适的检修位置，进行检修作业；检修完成后，操控电动升降装置下降至地面。

2.5无人机拆卸升降装置

首先将电动升降装置从粗高强度绝缘绳上拆下，然后将固定于地面上的绝缘绳拆下；将无人机下连接辅助挂钩，并控制无人机飞至自动挂钩上方，通过无线高清拍摄组件观察，将辅助挂钩与自动挂钩上的锁止圆环相钩住；控制无人机上升，当自动挂钩脱离高压导线后，控制无人机携带搭挂件飞至地面，将粗高强度绝缘绳和后备保护绝缘绳从自动挂钩上取下。

3无人机巡检的实施方案

无人机飞行灵活、操作简单、悬停稳定、抗风能力强，可用于线路状态检查、可见光摄像机及各种成像并将采集的信息提供给检查人员进行分析，还可以在线路前进行大规模维护，提前检查设备状态，方便维护和咨询。红外热成像技术是利用红外热成像技术检测输电线路局部异常发热，从而判断输电线路的具体故障点和故障类型。电子光学检测是检测电路是否泄漏，激光振动检测是检测绝缘子是否破损。不同的检测技术具有不同的特点和应用场景。

例如，220kv 及以上线路(除人口密集区、禁飞区和不适合大型无人机作业的区域外)可以对大型无人机进行日常检查，单机作业可以进行可见光检查和红外测温工作，用于发现线路的明显缺陷和外部隐患; 由于塔和塔的高度低、距离小，一般采用小型无人机进行精细巡逻，辅以人工巡逻。对于大型无人机不适宜操作的地区，仍以人工巡逻为主，并以小型无人机代替人工爬升塔台进行精细检查(禁飞区及其他不适宜的地区除外)。一些位于河流、山坡和其他难以接近的人员的塔楼，主要由小型无人驾驶飞机执行，辅以人工巡逻。无人机检测中不易发现的塔基、塔台、辅助设施等设备缺陷和隐患，主要采用人工检测的方法。

4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。

结束语：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。

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