输电线路无人机巡视分析及推广应用 王峰

发表时间:2018/5/8   来源:《电力设备》2017年第34期   作者:王峰
[导读] 摘要:随着社会的发展,我国的科学技术发展迅速,在对输电线路进行巡视的过程中,传统的人工巡视已经不能满足当前的需求,为了确保输电线路安全稳定运行,及时发现缺陷和隐患并予以消除,现阶段主要采用了无人机技术进行巡视。
        (国网山西送变电工程有限公司  山西太原  030000)
        摘要:随着社会的发展,我国的科学技术发展迅速,在对输电线路进行巡视的过程中,传统的人工巡视已经不能满足当前的需求,为了确保输电线路安全稳定运行,及时发现缺陷和隐患并予以消除,现阶段主要采用了无人机技术进行巡视。本文针对线路巡视问题分析传统人工巡视和无人机巡视的特点,并阐述无人机在输电线路巡视过程中的应用。
        关键词:输电线路巡视;人工巡视;无人机;应用
        引言
        近些年来,受到我国社会经济的高速发展影响,使得电力工业所面临的困难挑战越来越大。为实现更加安全、稳定的电力供应,针对输电线路所开展的日常维护工作其重要性愈发凸显。通过人工进行巡检的方式,在面对日渐增大的工作量以及艰难的巡视环境时显得越来越力不从心,尤其是在一些地质险要山区当中开展线路巡视困难重重,部分巡检项目单纯凭借常规方法几乎是无法完成的。而随着近年来无人机技术愈发趋向于成熟化,其正以高速的灵活、便利、高效性被广泛应用于输电线路巡视工作中。
        1人工巡视的缺点
        为保证电网系统的正常运行,进行输电线路的巡视是十分必要的。输电线路的巡视主要是对输电线路及其附属设施以及线路环境通道等进行检测。由于各种限制性因素的存在,我国大多采用人工巡视的方式。但是,该种巡视方法加重了工作人员的负担,巡视效率低下;其中,人为主观因素会发挥较大作用,工作人员很容易出现误判的情况,诱发严重后果;部分地区地质条件复杂,巡视难度较大。随着自动化程度的不断加深,输电线路的巡视方法也不断创新,无人机在输电线路巡视方面的作用受到了愈来愈多的关注与重视。
        2无人机输电线路巡视的特点及优势
        所谓无人机,简单来说就是指无人驾驶的飞机,是利用无线电遥控设备进行控制的不载人的飞行器。无人机将地理信息、电力电子、图像识别等融合起来,由导航系统、动力系统、数据系统等组成。无人机简单小巧,成本较低,而且容易控制,已经在多个领域得到了较为广泛的应用,在输电线路巡视方面更是应用效果显著。无人机巡视的原理如下:操作人员先根据所要巡视的输电线路信息和作业内容等在无人机的地面控制系统中设定飞行航线,从而控制无人机对线路本体进行快速拍摄检测;无人机要携带巡视作业的各种设备,包括高清摄像机、高倍照相机、导线损伤探测仪等;后台技术人员要及时大大提高巡视工作质量及效率。对反馈回来的影像信息进行对比分析,一旦出现异常情况,要及时发出预警信息,从而诊断问题地点。由此可见,无人机在输电线路巡视中优势鲜明:第一,可以大大提高工作效率。无人机操作方便,随时可以起飞,并且不容易受到外界因素的干扰,巡视质量较高。第二,无人机的智能化、机械化水平较高,能够适应多种复杂地形的巡视工作,安全性也较高。第三,可以用于长时间、远距离的巡视作业。无人机可以自由停歇或者起飞,巡视距离远,有效地弥补了人力巡视的不足。
        3无人机在输电线路巡视中的应用探讨
        3.1飞控系统
        3.1.1应用飞控系统可实现对飞行速度、高度及航线的设定,并且可控制无人机实现自动化起飞、盘旋,并依据航线来实现降落,在飞行阶段还可对飞行任务随时做出调整,并自主控制相机进行拍摄并且对照片拍摄地点信息也可进行记录。飞控系统的构成主要就包括了卫星导航模块、飞行控制模块、电源模块、速度控制模块、通信模块、地面站软件系统等,通过将这些系统组合并予以应用来实现无人机自动驾驶。
        3.1.2地面遥控系统主要是基于PC设备、监控台、引导设备、外部接口设备的支持之下,来实现针对无人机目标的追踪与遥控指令的执行。

遥控指令与数据产生在具体执行控制前大都需提前制定,遥控计划在无人机上经由地面站上空,前往与之所对应的监控站,在无人机进到地面站所覆盖区域之时,便须向内地向人员发出控制指令并予以执行,使其能够完成各项动作并实现对既定任务的达成,并最终达到预期目标。这一系统的构成主要就包括了指令编码器、载波调制器、监控台、发射天线、副载波调制器以及地面检测接收设备等。
        3.1.3具备有电子地图功能的地面站软件能够实现在无人机执行任务的过程中,临时改变任务目标及航线,能够及时做出半自助式遥控,同时实现对飞行数据与离线回放的精准记录。其中就包括了自动驾驶仪供电电压监测,电动飞机动力电压监测及电流监测、卫星定位精度监测、自动驾驶温度控制检测等。需先进行巡视地图的制作,并将之加载到地面站软件当中,而后仅需在屏幕当中拖拽一个矩形,将卫星导航点输入其中便可自主生成无人机飞行航线。地面站能够将无人机的飞行速度、姿态、高度、所在坐标等信息予以详细的显示,以便于技术人员能够及时掌握其飞行状况。同时还可借助于地面站来对其实施具体操控,如自动返航、盘旋、一键开伞等。
        3.2无人机巡视的稳定性
        输电线路巡视工作内容复杂,很多时候需要无人机长期停留在某个地方进行检查,这就对无人机的续航能力及巡视的稳定性提出了更高的要求。在作业之前,操作人员就要对无人机的电量以及结构进行检查,保证电量充足、作业顺利。同时,要根据输电线路的具体情况,合理安排巡视时间。对于那些线路清晰、不容易发生故障的地区,要缩短巡视时间,从而增加故障多发地区的巡视时间。当然,做好巡视地点的定位也是十分重要的。对线路故障进行查找时,主要以多旋翼无人机为主,人工巡视为辅,必要时可采用直升机。
        3.3无人机的成像及图像传输
        无人机最核心的部分就是其成像技术和图像的传输技术,这也是进行输电线路巡视的关键所在。无人机的成像及图像传输需要多个设备的配合,包括照相机、摄像机、图像感应设备及图像传输设备等。首先,要保证成像系统正常工作,成像技术越高,拍摄的照片越清晰,就能把故障点更明确地呈现出来。其次,要保证拍摄的图像顺利传输到地面设备。由于无人机高空作业,传输信号容易受到影响。控制人员要根据输电线路的具体情况,利用科学算法进行图像处理,努力压缩照片大小,提高传输速度和图像质量。
        3.4无人机的检测方法
        无人机检测主要是利用各种成像技术对输电线路的情况进行认真地巡查,主要应用了红外热像仪检测技术、激光震动检测以及电子光学检测等技术。红外热像仪检测主要是检测线路有无局部发热故障,从而进一步明确输电线路的故障地点;激光震动检测主要是检查线路的绝缘外皮有无破裂情况;电子光学检测主要是检测线路中有无漏电情况。无人机检测中技术多样,不同的检测技术特点不同,应用范围不同。要充分发挥无人机在输电线路巡视中的作用,就要综合运用上述检测技术。
        结语
        总而言之,伴随着当前科技的快速发展与进步,无人机应用技术也越来越成熟,并且已经被应用到人类生活的多个领域当中。应用无人机在电力系统当中开展高压线路巡视,不但会大大降低传统人工巡视所面临的风险,同时也可大幅度提升巡线效率,降低运维成本。鉴于此,应用无人机开展输电线路巡视工作,具有极高的经济性与安全性,相信其将会得到越来越广泛的应用。
        参考文献:
        [1]王淼,李源源,陈艳芳,刘伟东,武艺,李劼.大型固定翼无人机在架空输电线路中的运营可行性研究[J].科技创业月刊.2017(02)
        [2]羊英琦.浅谈输电线路巡视中无人机的应用[J].科技创新与应用.2014(11)
        [3]丁建.无人机电力巡检作业危险点及其防控措施分析[C].输电线路运行维护新技术交流会暨中国电机工程学会输电线路专业委员会运行学组2015年学术年会论文集,2015.
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