无人机在架空输电线路上的运用

无人机在架空输电线路上的运用

刘彩宏

中国能源建设集团江苏省电力建设第三工程有限公司江苏省镇江市212000

摘要：随着科学技术的发展，我国的无人机技术有了很大进展，并在架空输电线路上得到了广泛的应用。监控系统已广泛应用于输电系统，以对输电线路附近施工活动的主要风险因素进行安全防范。但目前在监控系统中使用的自动目标检测错误率高，且至少有两个限制：无法识别目标的类型、无法识别物体的危险强度。本文首先对架空线路风荷载分布情况分析，其次探讨无人机在输电线路中应用的前提，最后就无人机在输电线路上的应用和技术进行研究，对类似其他标准的体系建设具有借鉴价值。

关键词：无人机；架空；输电线路；运用

引言

无人机是一种不需要人工驾驶的飞机，由于无人乘坐，所以无人机的体积相对较小，可以用于诸多领域。而架空输电线路在实际工作中，由于输电线路可能贯穿一些相对陡峭险要的场所，也就使得输电线路的检修相对困难。在实际工作中可以对无人机进行利用，促使无人机实现对架空输电线路的检修，使得无人机实现对架空输电线路的巡检，从而使得输电线路可以在无人机的监控下，保持稳定的工作状态，降低输电线路的问题，使得输电线路可以更好地为输电稳定运行奠定基础，促使输电线路保持稳定的运行状态，满足输电线路的运行需求。

1架空线路风荷载分布情况分析

杆塔抗风能力与杆塔基础、杆塔结构、导线型号等因素相关。风力过大即最大风速超过了杆塔设计的抗风标准是造成杆塔倒塌的主要原因。输电线路铁塔承受的风荷载由3部分组成，分别为导地线风荷载、绝缘子串风荷载及塔身风荷载。根据过往工程设计中的铁塔计算结果及经验，对于整个铁塔而言，导线风荷载及塔身风荷载约各占一半的比重。相对而言，线路的金具串构造简单，迎风面积小，当档距较大时，在整个铁塔的风荷载中所占重比较很小。要弥补现有杆塔强度上的差距，一方面可以考虑采用防风性能较好的导线（如应力转移型导线）替换旧导线，减小导线的外径从而降低铁塔承受的线条风荷载；另一方面可以考虑采用打孔拼接、夹具等方式将原有塔身主材与新增杆件固定，添加杆件改变原杆件长度及局部更换薄弱杆件等技术手段，提升杆塔整体的承载力；对于部分强度较弱的杆塔考虑更换成加强型铁塔。

2无人机在输电线路中应用的前提

为了满足无人机在输电线路上的合理运用，需要对无人机的应用前提进行分析，确保实际应用中可以发挥无人机的功能和作用，避免输电线路出现相应的问题，进而更好地推动输电线路的服务能力，降低干扰因素给输电线路带来的影响，全面提升输电线路的安全稳定性。实际工作中，需要先做好无人机的检查工作，确保无人机的基本性能可以符合实际工作的需求，避免无人机在运行期间突然出现故障问题，从而满足无人机运行的基本需求。另外，还要保证无人机的电池能满足运行航程需求，保证无人机的稳定运行。还需要注意无人机的控制，保证无人机实现稳定运行。除此之外，在工作期间，还要对无人机的运行线路进行提前了解，从而保证无人机在运行期间避免意外，所以，在无人机出发前，需要对现场进行研究，通过卫星图、地形图等多种资料，保证输电线路处于稳定的工作状态。另外，还要对地形条件进行观察，判断飞行线路中是否含有遮挡物。还要制定合理的巡检飞行计划，确保无人机在工作中，能够按照相应的线路进行工作，进而提高无人机的服务能力。工作期间，要结合实际情况，做好巡检飞行计划的制定，确保飞机能够按照飞行计划飞行，进而进一步推动飞机的稳定运行。同时，还需要对巡检作业的高度进行分析，并选择合适的作业半径。

3无人机在输电线路上的应用和技术

结合无人机的运行情况，需要对无人机在输电线路上的应用和相应技术进行研究，确保实际工作中可以发挥输电线路的服务能力，维持电力系统的功能和作用。

3.1基础加固

基础加固包括钢筋混凝土基础加固与地基土体加固。地基土体加固是为了增强土体下压承载力、上拔承载力与抗侧力承载能力。加固方式一般有土体注浆、换填等方式。钢筋混凝土加固包括主柱外包植筋、基础底板植筋加固等。由于底板加固及地面以下主柱（包括陶挖桩体）须基坑开挖，而线路安全又要求基坑土体稳定，因此土体以下的钢筋混凝土基础加固很难带电作业。对于平腿塔位也可在原基础主柱边上浇筑一圈钢筋混凝土连梁，这样不但可使基础同方向的水平力相互抵消，同时利用连梁的自重和连梁底地基土承压来实现提高原基础抗拔、抗压的能力。除对原基础进行加固外，也可以考虑在基础旁边加设加固基础如辅助桩的方式进行基础加固。

3.2确定起重机车辆的位置和高度

3D视觉计算领域提出了许多相机校准技术以从2D图像中确定物体的位置和高度。张正友提出了一种灵活且稳健的方法，通过一种简单的实现方式计算相机的外部参数和内部矩阵，该方法只需要平面图案几个不同方向的图像。但大多现有的相机校准方法都具有局限性，即它们通常应用于对象和相机之间的距离是很近的小场景。本文提出了一种确定起重机车辆位置和高度的方法，该方法适用于起重机与摄像机之间的距离通常为数百米的输电线路安全防范。

3.3常规交流融冰技术

在实际应用中，常规的交流融冰技术有其优势存在，在该技术的应用中，可分发电机零起升压和合闸短路两种方式。结合现实经验可知，以上这两种方式均可助力覆冰的消除，借助短路电流实现覆冰的快速消除。和直流融冰技术相比，这种新出现的交流融冰技术优势凸显，能够更好地完成线路的融冰工作，并在此基础上降低事故风险。此外，站在成本管控的角度分析，这种新融冰装置实用性较强，投资比较少，所以值得推广。

3.4辅助维护操作技术

传统的维修方法是让维修人员从塔底爬到顶部，然后一步步地移动到需要维修的位置，如此不仅繁琐，还效率低下。随着以超高压技术为基础的大型电网建成，无人驾驶飞行器检查逐渐成为电网运行检查的核心，对传统维修方式形成补充，日益受到重视。无人机辅助维修工作，主要包括无人机牵引电缆、辅助传输工具和仪器、对地线中的异物进行处置、无人机电力检查和复合绝缘子的耐水性检测。该项技术在电力系统得的合理运用，同时，有必要积极探索无人机辅助维修操作的新技术，从而使得无人机实现稳定运行，进一步推动输电线路的稳定运行，更好地提升无人机的服务能力，促使无人机更好满足输电线路运行需求。

3.5对标国外先进，进一步提升我国标准的国际认可度

我国架空输电线路设计标准新体系对标国际、欧美标准等大标准体系构建而成，同时新采用了一些计算方法、物理参数等，进一步提升了我国标准的国际认可度，畅通了我国标准与国外标准之间交流合作的平等平台，为我国标准在国外的应用创造了更为广阔的空间，极大推动了我国标准的国际化。例如，DL/T5551-2018在理论方法上与BSEN50341-1、ASCEManualNo.74-3rd、IEC60826等国外和国际标准接轨，在风荷载计算中引入阵风系数等参数表征脉动风垂直和水平相关性的影响。DL/T5486-2020根据国际标准使用习惯将极限状态设计方法引入分项系数设计表达式，辅助材对被支撑材的支撑力比值、轴心受压构件稳定计算等参照ASCE10-15，交叉斜材计算长度修正系数参照DIN18800-1990。

结语

综上所述，无人机在输电线路上的应用，主要是通过输电线路巡检中无人机的运用来实现。本文主要对无人机在输电线路上的应用进行分析，对具体应用中的相应关键技术进行研究，保证输电线路可以处于稳定的工作状态，最终合理地保证输电线路的稳定运行，全面提高架空线路抵御风灾的能力，切实做好架空线路的防风加固工作。

参考文献

［1］王勇，苗虹，莫思特，等.高压架空输电线路防冰、融冰、除冰技术研究综述[J].电力系统保护与控制，2020,48(18):178-187.

［2］孙催章.远程数字视频监控和图像识别技术在电力系统中的应用［J］.电力系统技术，2005，29（5）：81-84.

［3］张红兵，索春光，宁友欢，等．无人机巡检架空输电线路自主避障导航算法研究［Ｊ］．软件，2020，41（10）：236-241．