基于无人机在配电线路巡检中的应用研究

基于无人机在配电线路巡检中的应用研究

黄章娉

广东电网有限责任公司清远清新供电局，广东 清远511800

摘　要：本文对无人机的全自动巡检的理论基础开展分析与讨论，分析无人机在配电线路运检中应用的主要优势。详细分析无人机在配电线路巡检的具体应用，最后探讨无人机技术未来智能电网发展趋势。

关键词：无人机；配电线路；巡检；检修；智能电网

引言

    10kV配电线路环境下若依旧应用人工巡检方式，不仅准确率相对较低且任务完成得及时性无法获得保障，安全风险相对较大。此外，线路过长的实际情况使得人工巡检任务需要耗费大量精力，无法满足当下对线路巡视的实际需求，这也是现阶段主要推行无人机线路巡视模式的主要原因，无人机在配电线路巡检中的应用，可以大大提升巡检效率且降低巡检成本。

1 无人机全自动巡检模式简述

    电力系统在无人机智能巡检技术的应用背景下，整个巡检方案更为方便且快捷。此方案的关键组成部分包含了数据链电台、无人机飞行平台、集成化无人机地面控制站系统等，相互协调下可实现立体化电力巡检功能。从实际应用情况来看，由于巡检所应用的无人机搭载了高像素与高性能飞控相机，在数据链系统与地面站系统配合下，可首先进行线路通道巡检（固定翼无人机或单旋翼直升机），随后借助于遥控图像对线路中的地线、输电线以及绝缘子等关键部分的运行情况进行巡检，可保证巡检的精细化效果。若发现有异常情况，可由微型无人机进行二次巡检，并通过作业人员分析地面站所接收的图像对该处故障进行判断，从而制定妥善的处理方案。

    相较人工电力巡检作业，无人机巡检模式优势更为突出。尤其是伴随科学技术的发展与进步，微型无人机技术获得了持续更新，部分电力企业已经开始大面积推行无人机电力线路巡检方案，取得了显著成果。基于对巡检作业情况的调查结果分析，发现输电线路巡检过程中若应用微型无人机航空摄影技术，在将线路运用维度水平进一步提升的同时，也是确保线路运营可靠性的关键手段，且最大限度地将设备运维工作量予以减少，省去了较多的人工成本，全面提升了针对电网线路进行运营与维护相关部门的自动化水平。

2 无人机在配电线路运检中应用的主要优势

2.1 保证了图像传输的实时性

配电线路运检环节若能够应用无人机巡检模式，则可保证图像回传与处理的实时性。由于无人机搭载了高清摄像头，使得无人机工作过程中，可在摄像头的辅助应用条件下将线路运营的实际情况全面反馈至地面接收装置，为工作人员针对配电线路运营的状态信息进行深入分析与数据处理提供了完善条件，从而将人工巡检过程所发现的安全问题予以减少，并避免了工作人员需要亲自去往环境较为复杂区域确认故障的情况，将工作人员的压力予以减轻。也正是由于无人机本身具有对图像进行实时处理的功能，因此可联系配电线路的高程数据、天气环境等选择合适的故障处理方案，进而将工作隐患予以消除，更可为运检人员实时调整无人机飞行线路提供完善且方便的数据条件，进而保证运检效果。

2.2 设备飞行挂载

    基于无人机可实现设备的飞行挂载，也是无人机应用的主要优势表现。用于无人机挂载的设备类型相对较多，可根据执行配电线路运检作业的实际需求与所处环境情况，选择合适的挂载装置与设备制定设计、开发方案。以对配电线路进行缺陷核验与检修为例，可搭载水平与功能不同的数据监测设备，进而确保线路运行信息搜集的全面性，为工作人员展开针对性的运检作业分析提供基础条件；又或是将红外线测温摄像头搭载在无人机上，可对线路某些区域的发热情况与放电隐患予以及时识别；也可搭载具有喷火、喷水等功能的障碍清除装置，从而保证线路隐患整治工作展开的安全性与及时性。

2.3 人工智能等技术的实际应用

    配电线路运检环节使用无人机展开工作任务，在减少运检人员工作负担的同时，也同样起到了将工作风险予以减少的重要作用。无人机由于其功能特性本身具有信息载体与系统终端作用，因此若能够将人工智能等技术融入其中，可提供给电网运检流程新的改进思路。从当下的无人机运检实际情况来看，人工智能技术的应用已经实现了对图片自动命名、智能缺陷定位、绘制地图等功能，并可在技术逐渐成熟后对线路进行故障的全面判断，以及相关信息的自动采集、运检系统的自动对接等。如此，即可在电网数据系统的配合下，确保对线路运行状态信息的监测与调整及时性，解决以往无人机运检信息反馈不及时等问题，并保证对各类隐患排查与整治的完整性、及时性。

3 无人机在配电线路巡检具体应用

3.1 精细化杆塔本体巡检

    在现阶段的智能电网中若依旧使用传统人工巡检方案，则难以保证线路细节问题的分析与质量把控的效果。但若能够将无人机巡检方案应用于配电线路精细化运维过程，即可在人工操控无人机的条件下对杆塔各个部位进行高清拍照，并对图片中的细节缺陷进行全面分析。无论是杆塔、接地装置、架空导线，还是每条线路中的绝缘子等相对较小的部件，均可在高清摄像条件下对其缺陷一览无余。此外，由于照片的高清效果，使得各类缺陷的判断与识别更为简单且精准。以金具巡检环节为例，可能存在的缺陷主要包括屏蔽环的烧伤、螺栓松动、线夹断裂、销钉松脱等，皆可基于无人机巡检技术定位缺陷，并全面提高无人机巡检技术的缺陷识别精准性，最高可达到90%。即使是微小的故障问题，也能够在精细化巡检模式下被及时发现，并自动记录缺陷信息，从而在后续的工作任务中对线路运行情况进行预警，降低线路安全问题的发生风险。

3.2 快速通道巡检

    通道巡检效率的提升是无人机巡检模式最为突出的优势，且可避免有故障遗漏的情况出现。巡检时，首先由无人机在配电线路杆塔上方10米处进行故障记录，对全线通道进行巡检进而保证对通道情况的反馈及时性与全面性。作为配电线路的运维人员，可基于历史档案数据对所获取的数据进行反复查验，以获取廊道的实际情况，且应在有停电检修需要前进行现场情况的勘察。大棚漂浮物、违章建筑物、易燃易爆物品等皆可在无人机通道巡检期间及时定位，不仅巡检范围广且速度相对较快。此外，若无人机搭载了激光雷达装置，更可基于三维建模功能自动测量与导线、建筑物等之间的距离，借由三维点云数据对通道隐患进行分析并发出预警。相较传统基于照片的故障判断方法，由于可获取到可视化线路走廊图，因此判读更为方便且快速。

3.3 设备测温具有较大优势

    设备测温期间，配电线路无人机巡检模式表现出的优势较大。由于搭载了红外成像仪，使得线路中的绝缘子、配电变压器等装置均可实现近距离测温，进而保证对套管与高低压侧接线柱等部位产生温度过高缺陷时的定位准确性，实现了对复合绝缘子由于芯棒受损而导致的过热风险预警。

3.4 故障精准识别

    主观判断是传统人工故障巡视所经常使用的方法，而由于设备若出现局部放电等缺陷，多处于设备中部或顶部，仅仅依靠人力仰看的方法寻找故障点较为困难。若想准确定位，则需要工作人员登杆细致检查，不仅需要投入的人力物力较多，且具有一定作业风险。但在无人机巡视模式下，不仅能够从多个角度对设备进行检查，且可拍摄高清照片并进行回传，为工作人员进行故障判断提供完善信息，从而确保缺陷定位与解决方案制定的及时性，例如悬挂异物的准确识别，绝缘子破损等。此外，若无人机搭载红外仪，则可对设备的发热异常点及时定位，并在光谱图像分析条件下判断线路故障，消除配电线路中存在的运行隐患。

3.5其他巡视技术

无人机所使用的云台具有广阔视角，并展现出了优秀操控性能，将其应用于电网中可起到极佳的应用效果。所使用的其他巡视技术的作用如下：

第一是360°全景技术。基于无人机的航拍模式可制作出全景影像，对杆塔周边地形地貌予以明确，并为线路规划提供指导条件；

第二是故障查询。在配电线路存在故障的情况下，可使用无人机全面查验线路中是否存在异常情况，例如放电灼烧痕迹、瓷瓶破损等，无需工作人员亲自登杆查验；

第三是地形测绘。无人机云台可在专业软件的辅助应用下，对地形进行三维重建，可测量区域面积、体积、距离等，获取相应数据，并根据工作需要搭建相应的三维实景模型。

4基于无人机技术的智能电网发展趋势

4.1 智能数字化电网搭建

    作为电网发展的主要趋势，数字化与智能化电网的搭建俨然已成为提高电网运营效率的关键手段。基于现代信息技术与一体化管控作业模式，将进一步提升电网信息数字化与智慧化整体水平，这就需要提高对电网智能化运行环节的重视。无人机技术的融入可起到电网设计优化作用，云数据的准确掌握更可助力电网的数字化重建。无人机设备的大规模应用，确保了影像数据获取的完整性，并可基于设备工况参数根据需要将数据信息融入其中，从而制定出不同的无人机设备搭载方案，为电网的正常运行、检修检测以及应急抢险等工作提供方便条件。

4.2 立体化巡检体系

   巡检体系的立体化是智能电网构建的重要标志，基于科学管理体系的落实，将为电网的巡检流程提供相应的技术支持条件，以此为前提可对智慧管理与控制平台予以持续完善。基于此模式，将为无人机智能巡检水平的进一步提升提供助力，保证对缺陷问题识别的及时性与智能性，从而明确未来无人机巡检技术的标准化与智能化发展方向。在对电网设备进行巡视期间，可根据工作需要对巡检模式予以转变，基于在线监测、带电检测等技术，将通道可视化水平进一步提升，并在立体化巡检体系的帮助下，将人工巡检所存在的不足之处予以弥补。

4.3 新能源电网的构建

    新能源在当下的快速发展受到了社会各个行业的关注，这也使得智能电网规划中同样融入了较多的新能源技术。因此在未来智能电网的构建环节，需对新能源的发展需求予以充分考虑，加速新设备的融入与新技术的升级，进一步提高配电网络的应用可靠性，保证电源供给稳定性效果。基于新能源技术的智能电网构建阶段，需强调杆塔、导线、地线等关键环节的重要性，预先使用无人机技术对场地环境进行全面勘察，从而制定出切实可行的施工方案。基于无人机技术，更可对现场施工情况予以全程监控，把控工程施工进度，进而有效提升整体工作效率，将施工作业风险予以进一步降低。

5 结束语

    综上所述，伴随智能电网的发展与进步，保证配电线路的稳定运行关联着人民的日常工作生活质量，这就需要持续强化针对配电线路的运维与检修环节。为此，电网运检人员需联合使用多类新技术用以将配电线路运检效果予以持续提升，例如将无人机等技术合理融入，进而将内外不确定因素对配电网运检维护环节所造成的不良影响予以消除，从而提高电网的巡检效率，为配电线路运维管理工作的进一步发展奠定坚实基础。

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