架空输电线路无人机运维巡检技术研究

架空输电线路无人机运维巡检技术研究

马子跃

包头供电公司输电管理处    内蒙古自治区包头市   014030

摘要：随着现代化社会飞速发展，在电力系统的巡检工作中，无人机巡检方法被广泛应用。通过对高压输电线路进行远距离的巡检，能够获得较为清晰的图像，有助于深入了解当地输电线路的真实运行状况，且可节约大量的人力资源。运用巡检方法能够高效完成高压线路的巡检工作，提升电力巡检的效果，保证电力系统的稳定。将巡检的数据传输到数据库中，可为供电公司提供有力数据支撑，方便后续的维护工作。

关键词：架空输电线路；无人机技术；运维巡检技术

中图分类号：TM726文献标识码：A

引言

随着我国电力事业的快速发展，输电线路的数量和规模不断扩大，运维管理工作面临着越来越大的挑战。传统的人工巡检方式耗时耗力，且难以覆盖到一些特殊地形和恶劣环境，容易出现巡检盲区，影响输电线路的安全运行。为此，研究无人机运维巡检技术，提高巡检效率和准确性，对于确保输电线路安全稳定运行具有重要意义。

1 无人机技术概述

在配电网检查中，无人机技术通过在无人机上携带相应的设备来进行配电网检查。在具体检查中，无人机技术可以取代配电网检查人员，围绕目标实施360°全方位、零死角的图像拍摄，并将拍摄到的图像信息快速准确地传递给地面工作人员，以分析判断配电网中的各种问题，科学制定相应的解决方案。通过无人机技术的应用，可以实现对配电网的定点检查、精细检查、范围检查等检查，不同类型的无人机也有不同的适用条件。（1）高空俯瞰视角。无人机可以搭载高分辨率相机，以高空俯瞰的视角获取输电线路的图像数据。帮助工程人员更好地了解线路的结构、设备和连接情况，并及时检测潜在的问题。（2）灵活机动性。无人机具有灵活的机动性，可以自由飞行并调整飞行路径，帮助工程人员全面了解线路状况，及时发现潜在问题，提高线路巡检的效率和准确性。（3）快速采集和实时传输。无人机可以快速采集线路的图像数据，获得线路的图像信息，并通过实时传输技术将数据传输至地面站点，及时发现异常情况并采取相应措施，为线路维护和修复工作提供及时的支持。

2 架空输电线路中无人机运检关键技术

2.1 加强无人机操作人才建设

在变电站班组成员中，难免存在年龄偏大的员工对数字化接受能力较差，不能很好地适应无人机相关操作，往往对高压输电线路巡视时不采用无人机飞行巡检。无人机集自动控制、视觉计算及人工智能等众多技术于一体，实操时确实存在一定难度，加之其造价贵重，飞行条件不适宜难免发生意外坠落。因此无人机操作人员需年轻化、专业更为精益化。考虑到民用航空局规定操控空机重量大于 4 千克及飞行范围在目视距离半径 500  米外、相对高度高于 120  米范围的应持证飞行。而变电站常用的大型高空遥感巡航无人机往往大于规定重量，同时巡视输电线路的飞行活动范围已远超标准距离，为保障无人机飞行安全，避免误操作造成人员或者电力线路等受损，因此变电站无人机操作人员应按规定考取民用无人机驾驶员合格证。同时针对高压输电线路巡检运维问题，操作人员应熟练掌握无人机操作规范与应用场景等理论基础知识，熟练飞行前组装、操作系统使用、航拍等实际操作。同时变电站也应在全体员工无人机学习基础上，开展不定期试飞培训，做到应知尽知，提升线路智能化巡检技术。

2.2 图像识别及处理技术分析

由于无人机电网巡检所采集的图像和视频易受复杂场景、光源、机械振动、巡航速度等影响，在不同程度上存在运动模糊、图像噪声等问题，加之电网巡检常见的故障缺陷有将近900种，电网配件型号多样，自动化识别故障难度较高。目前无人机电网巡检图像故障识别主要采用人工目测和仪器检测相结合的方式进行诊断，其处理技术主要有传统图像处理、机器学习、深度学习三种方法。（1）传统图像处理方法针对单一场景、单一故障类型识别精度高，但对于多目标、复杂场景处理能力较差。（2）机器学习方法利用一定数量的训练样本，针对特定目标通过设计算法提取特征并建模，以此训练机器学习能力，是目前无人机电网巡检的主流检测方法，识别效果相对较好，但针对同种功能设备类型多样性需要设计多种算法特征，可扩展性和适应性有待提高。（3）深度学习方法通过学习样本数据的深层内在规律，最终使得机器具备分析学习能力，在无人机智能化电网巡检上具备较强的可扩展性，可利用单个检测框架识别多种电网配件的故障或缺陷类型，成为未来极具潜力的发展方向。

2.3 激光雷达巡检

激光雷达探测技术是获得3D地理信息的创新技术，可以有效地避免由于风机切片纹理特性不够明显而不能完成图片特性提炼和配置等状况。以激光雷达放射脉冲激光作为勘察信号，假如激光光速照到物体上，通过漫反射将光反射到激光接纳设施。雷达依照发收信号的时间间距乘以光速再除以 2，能够换算出发射设备与事物间相距多远。激光设备根据激光的特征，能够分成单线设施与多线设施。依照单帧的点云数据，能够获得事物的距离数据；依照若干帧的点云参数，对间距信息实施微分解读，可以得到物体的速率信息。在具体风电使用时，无人机配置360°多线设备，可以得到风机机身的3维点云数据。例如：为了去除背景与噪声，能够根据无人机与风机平面水平距离的检测完成无人机巡检。通过数学模型对离散状况下的波束进行分析。这类波束运算状态下开口大小的遴选对波段具备关键效能，依照设备与风速设备间距得到数据。通过先鼓胀后缩小的计算方法，能够将周围的数据连成一片再排除离散因子进行计算。

2.4 探究技术与业务融合创新

尽管无人机通过无线电遥控便可执行高风险航拍巡线任务，显著提高变电站巡检运维的效率。但是无人机毕竟是一种电子机械，在实际跟踪巡航架空线路和电缆线路任务中仍存在着不足之处。无人机受观测精度的准确度存在一定的偏差，飞行过程中易偏离观察线路；跟踪高压输电线路过程易发生鸟群遮挡与感应电干扰，造成机体受损跌落；风雨及低温天气下无人机能见度较低，较年轻的操作人员无法根据其运检经验完成巡线和故障排查的任务。因此制定高效的线路巡检方案是至关重要的，如请班组内电力系统经验较为丰富的师傅带领会熟练操控无人机飞行器的新一代青年员工共同巡线，既能帮助青年员工快速成才，掌握高压输电线路全方位的故障定位和诊断分析要点，同时有效降低平均故障查找时间。将无人机巡检技术作为一种智能化、精细化、信息化手段的同时，也需注重电力员工自身业务水平，才能实现新兴技术与业务相融合，更好地完成高压输电线路工程的全寿命周期管理工作。

结束语

总之，通过无人机自主检测技术的合理应用，不仅可以到达传统人工检测无法到达的位置，使配电网检测数据的获取更加准确和全面，还可以进一步节省配电网检测的人力、物力和时间成本。架空输电线路无人机运维巡检技术研究旨在探索一种高效、准确、安全的输电线路巡检方法，为我国电力事业发展提供有力支持。通过对无人机平台、任务规划、图像识别、自主飞行、健康监测等方面的研究，有望提高输电线路运维管理水平，确保电力系统的安全稳定运行。

参考文献

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