架空输电线路无人机巡查技术探讨

发表时间:2019/10/17   来源:《基层建设》2019年第21期   作者:吴成春
[导读] 摘要:为了满足人们的电力需求,电力架空输电线路不断增多,分布范围越来越广泛,许多架空输电线路都位于地势复杂、环境恶劣区域,这大大增加了电力架空输电线路的故障发生几率。
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        摘要:为了满足人们的电力需求,电力架空输电线路不断增多,分布范围越来越广泛,许多架空输电线路都位于地势复杂、环境恶劣区域,这大大增加了电力架空输电线路的故障发生几率。为了确保电力的正常供应,就必须要对这些架空输电线路进行及时的巡视和检查,因此,确保电力架空输电线路的巡检工作的高效性是非常重要的。无人机在电力架空输电线路巡检工作中有着巨大的应用优势,其能够有效代替人来进行电力架空输电线路巡检,使巡检人员能够通过无人机来检查输电输线的故障情况,从而大大减少了登塔高空作业,有效减轻了巡检人员的工作强度。本文主要对电力架空输电线路巡检中无人机的应用进行深入的研究。
        关键词:架空输电线路;线路巡检;无人机;应用
        1 无人机巡检系统的介绍
        无人机巡检系统由无人机动力系统、无人机定位系统和机载任务系统等构成。其中,机载任务系统包括图像采集模块、云台及控制模块、空地通信模块和机载供电模块等。无人机巡检系统的核心是低速、低空、长距离航行、长航行时间行进,在其日常运行中,需要充分借助微型气象数据采集平台、信息处理系统和陀螺稳定平台等完成相应线路的巡检工作。比如巡检中,要掌握以下专业内容:(1)明确无人机的主要技术参数,掌握无人机的性能指标,便于控制无人机的飞行距离。(2)高压架空输电线路运行的情况下,将无人机飞行距离控制在10km以上,测控范围不小于2km。(3)在无遮挡情况下,将无人机飞行距离控制在2km以上,在可测控范围内,充分利用控制系统操控无人机实现远程控制,此过程可以传递大量监测信息,保障了视频跟进的及时性。图1为架空输电线路无人机巡检技术的操作原理。
 
        图1为架空输电线路无人机巡检技术的操作原理
        2 架空输电线路巡检工作对无人机的技术要求
        在风向夹角小于30°、起降风速10m/s以下、环境温度为-40~52℃的环境中,无人机可以实现稳定飞行。无人机的限定高度为5000m。在飞行导航控制系统运行中,无人机主要采用自稳定能力的摄像云台,同时将红外成像仪、彩色摄像机和紫外线成像仪等作为辅助设施。保持无人机稳定的自动控制摄像功能,在采用先进技术的基础上,可以快速拍摄地面线路杆塔的高分辨航空图像,并有效地拍摄并保存相应的图像信息。采用自驾驶系统控制无人机飞行,实时接收无人机的飞行信息和实现稳定操作,快速发出飞控指令,同时生成高清晰的地面杆塔等可见成像,同时无人机在带电线路旁巡查,要保持安全距离、办理工作票等。
        3 无人机在架空输电线路巡检工作中的应用优势
        3.1 可有效降低巡检成本
        我国有很多架空输电线路架设在人迹罕至的地区,传统的人工巡检方式想要涉及这些区域有一定的难度,为满足工作需要,常常会使用较长的高空架线,由此使得巡检成本随之增大。而无人机并不会受到地形的限制,在有效的飞行距离内,作业人员只要操控无人机便可从不同的角度对架空输电线路上的设备进行巡检检查,减轻了人员的工作量,相关费用也随之降低。此外,由于巡检人员无需亲临现场,从而使得作业安全性得到可靠保障,避免了安全事故的发生
        3.2 可缩短巡检时间
        无人机基本不会受自然环境和气候条件等因素的影响,在可能发生自然灾害的地区利用无人机对架空输电线路进行巡检,可以在较短的时间内顺利完成任务。无人机具备快速巡检的能力,通过在指定位置进行悬停,可检查线路上的设备,确定缺陷,并对巡检结果进行实时回传,整个过程耗时较少。此外,无人机巡检前基本不需要进行较长时间的准备,大部分无人机在90s以内便可起飞,当一个区域内的线路巡检完成后,可以快速转移至下个区域,有效缩短了架空输电线路的巡检检查时间。
        3.3 巡检更全面
        随着无人机技术的不断发展和完善,其功能日渐强大,通过搭载不同的平台和系统,可以使无人机具有更多的功能,如设备缺陷快速查找、故障定位、实时监测等等。由此使得无人机的巡检更加全面,线路的跳闸次数和停电时长随之减少,确保了整个电网的运行安全性和稳定性,给供电可靠性提供了有效保障。
        4 无人机在架空输电线路巡检中的应用技术
        4.1 无人机控制技术
        在输电巡检过程中还需要做好无人机的灵活控制,这样才能够保障线路巡检工作的有序开展。一般情况下无人机控制模式分为智能控制跟人工控制两种类型,其中人工控制需要操作人员利用遥控手感来进行无人机的操作,而智能控制则能够通过预先编制好的程序来进行无人机的控制工作,借此来实现无人机的自主巡检。为了获得良好的架空输电线路巡检效果,电力企业还可以通过联用这两种控制方式的办法,并在条件允许基础上提高无人机智能化控制水平,这样也就能够促使无人机的巡检工作效率得到进一步的提升,并且能够有效避免人为操作因素对于无人机造成的影响。
        4.2 图像处理技术
        充分运用图像预处理技术和图像数据优化技术,检查架空输电线路运行中的杆塔和线路故障,积极掌握图像处理技术,不断提高巡检技术,快速进行巡检信息采集和处理。例如,采用无人机收集相应的工作信息,检查架空输电线路运行中的故障。掌握不断变化的架空输电线路走廊地貌,在复杂的外界环境中运用高精度的无人机技术识别图像信息,及时解决肉眼难以辨别的问题。运用图像处理技术,便于管理人员有效存储相应的巡检视频和照片,尤其是对悬挂异物、绝缘子破损、闪络痕迹等现象作出综合性考虑,实时掌握架空输电线路巡检工作进度,减少线路故障,保证架空输电线路运行过程的可靠性。
        4.3 无人机的续航跟飞行稳定性
        在进行架空输电线路的巡检过程中,还需要无人机长时间停留在一些复杂线路上进行巡检跟检查工作。近年来我国的电力系统得到了迅速的发展,也就导致了架空输电线路的复杂性得到了一定程度的提升,其线路巡检会不确定增加,对于无人机的飞行稳定性跟续航能力也就提出了更高的要求。在具体无人机巡检工作之前,要求操作人员能够做好无人机电池电量以及螺旋桨的检查工作,借此来保障无人机的飞行稳定性。此外还需要合理确定巡检时间跟巡检点,来让无人机的巡检效率得到进一步的提升,从而在规定时间中高质量的完成各项巡检工作。
        5 无人机线路巡检展望
        无人机线路巡检与人工线路巡检、直升机线路巡检相比有很多的优点,但是我国高压输电线布设的特殊性,造成了巡检地形复杂、变化多样,高山、树林、建筑等障碍物较多,给无人机线路巡检带来了很多的挑战,因此无人机线路巡检路径规划对于节约能源、提高巡检效率有直接的影响。同时,由于无人机自身条件限制(如飞行高度、可控范围、电量、飞行距离等)无法完成线路巡检的所有巡检任务,因此制定合理、完善的巡检任务对于无人机巡检有着重要作用。随着控制技术、导航技术、通信技术的进步,为无人机全自主线路巡检提供了可能,各种无人机的出现也让无人机的发展变得更加专业化和智能化,加上检测仪器的小型化、微型化,使得无人机上可携带更多的检测仪器。这些对于提高线路巡检效率、精确度具有重要作用。无人机线路巡检在我国的起步较晚,要完全自主地进行线路巡检还有待技术上的突破。如无人机按照既定的巡检任务,通过简单的设置可自主起飞、巡线、返航;按照架空输电线路的布设,全自动线路巡检;全自动避障功能;遇到突发事故(大风、雷电、下雨)时的紧急返程功能;长时间、长距离、大范围的线路巡检;简单、方便的数据存储和高速、准确、有效的数据通信功能。
        总而言之,在电力架空输电线路巡检工作中,无人机有着巨大的应用优势,有效代替了人来进行高效准确的巡检工作,大大减轻了巡检人员的工作强度,并且可对架空输电线路的故障点进行准确快速的排查,降低了人力物力的投入,有效保障了电力架空输电线路巡检工作的安全,大大促进了电力领域的技术革新。
        参考文献:
        [1]杨晓东.浅析电力线路巡视中无人机技术的应用[J].中国高新技术企业,2016(09):47-48.
        [2]李栋,林靖宇,高鹏宇,卢子广.无人机输电线路巡检中安全距离测量方法[J].广西大学学报(自然科学版),2016,41(02):498-505.
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