浅析无人机在电力线路巡检中的应用

浅析无人机在电力线路巡检中的应用

郭宽宽,柴恒远

国网乌鲁木齐供电公司 830000

摘要：随着无人机技术的快速发展，其在远程遥控、续航时间、飞行质量等方面取得显著的突破，由此将能够为了长距离、高强度的电力线路巡检工作提供良好的技术保障。本文主要通过对目前输电线路巡检工作的现状进行分析，阐述无人机在电力巡检工作中的工作模式及使用优势，而后对其在电力线路巡检中的应用进行探究，以期更好地提升巡检工作的质量和效率。

关键词：无人机；电力线路；巡检

1 引言

由于电线、杆塔长期裸露于户外，加之在机械张力、材料老化、雷击、污垢等外部环境因素的影响下，将极易造成断股腐蚀、绝缘子破裂、杆塔倾斜、线路走廊安全距离不足等问题出现。如果不能及时发现并加以处置，将会造成重大的事故，并且也将对电网的安全与稳定构成重大威胁。目前，人工巡视使用的概率相对较高，但其在应用的过程中国往往存在耗时耗力等问题，并且由于部分电力线路存在跨越地形复杂的无人区、交通死区、通讯盲区等现象，这将对电力线路的日常巡查和维护造成极大的难度，同时也将直接电线巡检人员的工作强度，而将无人机融入到电力线路巡检过程中将能够快速地完成人工一天的巡视量，由此使得巡检的工作效率得到大为提升。除此之外，无人机巡线不仅可以弥补传统巡线方式的缺陷，还可以充分发挥无人机在空中探测角度的特殊优势，从多个角度对影像进行采集，从而使得监测数据更加全面。以下将基于当前电力线路巡检模式现状对其优化应用方案进行探究。

2 电力线路巡检模式现状分析

2.1 单一化的巡检手段

在人工巡视时，仅靠摄像机、望远镜等方便的仪器以及目力将难以发现线路中存在的故障问题，同时也难以使用笨重的检查仪器进行精确的检测。由于杆塔瓶口上方的观测角度大，观测距离远，人工监测很难检测出缺陷，并且极易受主观因素的影响，导致监测结果精确性难以得到保障，这将增加电力线路出现故障问题的概率。

2.2 运维人员无法满足线路增长需求

近几年，220kV及以上电压等级的输电线路已达到７０万ｋｍ，年平均增长率达到8%，未来将可能以年增长率６％的速度增长。然而，线路维护人员的平均年增长率还不到3%，远远慢于线路的增长速度，而且未来的人力成本还会继续上涨，由此将难以确保运维人员满足日益增长的输电线路需求。

2.3 数据管理分散

目前的巡检模式大多是由电网运行单位进行监测，缺少一个有效的信息共享和集成机制，监测数据比较零散，由此将使其难以得到多维的使用，也难以为有关部门提供科学的决策支持。同时，对监测数据的判定主要依靠人工操作，不利于对监测数据进行智能的判断与分析，而且数据处理时间过长，也将直接影响工作效率。

2.4 巡检效率低

输电线路多位于山区，线路塔位车辆难以抵达。而徒步旅行的路程也相对较长，一些山区的人一天最多只能巡逻两三座塔杆。由此将使得在线路巡视中，设备和人力投入增大，并且其整体的运行效率相对较低，这将将使得巡检人员存在着较大人身安全隐患。

3 无人机巡检技术

3.1 长续航保障技术

就当前而言，无人机的飞行功率以锂电池为主，电池的能量密度、负载等都将直接限制其使用寿命，比如固定翼无人机40-60分钟，多旋翼无人机20-30分钟。由于无人机的寿命相对较短，所以在进行电力线路巡视时，需要带上几十个电池进行更换，同时在野外也无法对电池进行快速充电，由此大降低巡视的效率。因此，需要对无人机的长续航保障技术进行深入的研究，包括将远程激光充电技术、氢气电池技术，以此使其更好地应用于无人机对电力线路的监测过程。

3.2 自主避障系统

目前，无人机的导航系统大多采用GPS，但由于GPS的定位精度较高，导致无人机在执行任务时会发生偏差，并且还将导致无人机与电网等障碍物发生碰撞；同时，当无人机通过交叉线路时，如果没有足够高的飞行高度，也极易发生与输电线路相撞的事故。由此为了更好地保证输电线路及无人机的运行安全性，将需要研制一种能够充分发挥其自动避障能力的无人机技术，以提高其运行的可靠性。

3.3 图像智能处理技术

随着无人机巡视塔数的增多，巡检影像的缺陷识别、后期处理等工作量也随之增大，每个杆塔平均需要拍摄数十幅不同位置的图片，再由人工命名、编号、分类、筛选等方法逐一进行识别，而后再编写出相应的故障分析报告，这无疑会加大维护人员的工作量，降低工作效率。而运维单位则是深入研究无人机巡检影像的智能化处理技术，利用新技术，可以有效地减少作业工人的劳动强度，提高作业效率。

4 无人机电力巡检技术应用优势

无人机是将红外线技术以及遥感技术融合在一起的主体，其可以在危险区域和复杂区域进行探测。以下将对其应用优势进行分析：

4.1 效率提高

无人机由于是红外遥感、GPS、GIS、数字地球等多种技术的综合体，由此尽管在山区等受地形、天气条件等因素影响的区域，无人机巡逻也能够充分利用其灵活性，提升整体的工作效率，实现对图像数据的快速采集。同时，还可以对线路的运行状态进行分析、处理，由此将能够使其作业效率比人工检查效率高出几十倍。

4.2 覆盖面广

采用无人机对架空输电线路进行近距离的探测，实现零死角、零盲区巡视，以此使其能够更加准确地发现导线断股、绝缘子损坏等故障。

4.3 减少人员伤亡

通过无人机巡视，避免人工登塔、走线等操作，大大减少人工劳动强度，提高运行管理的效率。根据统计，在使用无人机进行故障识别时，发现在杆塔瓶口以上位置和人工难以发现的缺陷占78.5%。设备的巡视工作效率和质量得到明显的改善，工作强度明显下降，巡视效率也得到了较大幅度的提高，这将 有利于促进电力设备的运行和检修。因此，运用无人机技术为提高线路巡检的智能化水平提供一种行之有效的途径。目前，无人机主要用于输电线路的日常巡检、保供电、故障巡检、特殊地域巡检、设备验收、三跨巡检、隐患排查等领域。

5 无人机在电力线路巡检中的应用

5.1 固定翼无人机巡检

固定翼无人机主要应用在电网灾害后评价、通道监测等方面，利用给定的坐标信息和KML线，将固定翼的起降和飞行段进行分割，并在整个线路上进行巡视。一般情况下，固定翼通道的巡逻都是以100米为一幅高清线路图为基础，完成各个航段后，需要通过影像导入子模块将空中探测装置中的影像导入到地面观测系统中，通过对数据库中的GPS数据进行比较和分析，将各个塔架与影像一一匹配，并在影像中标注出对应的塔号。而后在此基础上，利用图像分析子模块对图像进行智能分析，并对其进行实时检测以及出具实时的故障报告。最后通过对杆塔模型的自动拼接，得到完整的线路通道的高清晰度影像。

5.2 多旋翼无人机巡检

多旋翼无人机巡视，是指操作者通过安装高清摄像机，以悬挂的方式在一定的地点拍摄到杆塔的对应位置，完成巡视。以220kV交流单回线塔架为例，多旋翼无人机采用多回线多旋翼单回线塔架采集23幅影像，完成巡视后，将地面探测装置中的影像输入到地面观测系统中，而后再 将地面各部位的影像与影像进行比对，并将其与塔体的位置进行匹配，最后对各个部件进行智能分析，以此使其及时发现缺陷，并及时生成故障报告。

结束语

总而言之，由于无人机具有特殊的性能，由此将能够使其成为输电线路巡检的重要技术手段，其可以极大地减少运行费用和故障率，从而推动电力系统稳定运行。可以说，无人机巡线技术将成为电力系统维护、监控、运行的最有效的工具，也是电网监控技术的一项重要变革。

参考文献

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[3]李秉宸.浅析多旋翼无人机巡检在云南电网500 kV输电线路中的应用[J].机电信息,2020(02):32-33.