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无人机在输电线路巡检中的应用曹万鑫

发表时间：2020/5/8 来源：《电力设备》2020年第2期作者：曹万鑫

[导读] 摘要：输电线路巡检是保障电网安全运行的重要方式，随着电网的不断发展，输电线路所经过区域的不断扩大，如何保证输电线路的安全、稳定运行已经成为一个重要的问题。

        （国网山西省电力公司吕梁供电公司山西吕梁 033000）
        摘要：输电线路巡检是保障电网安全运行的重要方式，随着电网的不断发展，输电线路所经过区域的不断扩大，如何保证输电线路的安全、稳定运行已经成为一个重要的问题。以往传统人工登塔的巡查方法，不仅工作量大，而且运行的时间比较长，无法提高实际巡查效率，特别是在对一些复杂区域进行巡查的过程中，还会面临生命安全威协。无人机的使用，提高了输电线路巡视工作的效率，保证了巡视人员的安全。鉴于此，本文对无人机在输电线路巡检中的应用进行了分析，以供参考。
        关键词：无人机；输电线路；巡检；应用
        引言
        传统的输电线路在进行巡检时主要采取的方式是人工巡检的方式为主，随着国民经济的飞速发展，输电线路的里程数也在快速增长。越来越长的里程数与相对固定的巡线工之间的矛盾越来越突出，人工巡检不仅工作条件艰苦、劳动强度大，而且由于巡线工人的素质参差不齐，不仅造成巡视效率低下，而且遗漏忽视缺陷的情况时有发生。这时候，电力行业急需一种效率高、质量可靠、低成本的巡视方法代替传统的人工巡视，无人机的出现解决了这个燃眉之急。
        1应用无人机进行巡检的重要性
        高压输电线路为了安全，大多数避开了城市建筑密集区域，多数处于山野之中。若采用传统的人工巡检方式，一名经验丰富的巡线工一天只能检查9~10基杆塔，如果遇到恶劣天气或者特别复杂的地形，可巡视的杆塔数量还会降低，而无人机一般只需要20-25min便可完成一个熟练工人一天的巡视量，大大提升了巡视效率。而且在一般的输电线路巡视中，为了生命安全考虑，独自巡视的巡线工禁止攀登杆塔，这样一来，巡线工只能对杆塔基础、导线、塔材、杆号牌、基地装置等进行检查，而对于绝缘子、三角连板、防震锤、悬垂线夹等杆塔上的金具、以及树障、外破距离导线的精确距离无法确认。如果利用无人机独特的空中超近距的检测优势，从不同的角度拍摄图像，就能及时将更加详细的线路信息带回来地面控制中心。以无人机传输回来的数据，可以建立状态巡视计划，提前发现安全隐患。
        除此之外，采用无人机巡检主要要求巡视人员向无人机操作手进行转化，而日常巡检对无人机操作手的人数要求很低，对于公司来说，相较于大量、高劳动强度的运维成本，投资培训一批无人机操作员是非常划算的。
        2输电线路巡检现状
        当前我国输电线路运维人员匮乏，输电线路运维人员年增长率不足3%,运维人员在数量上难以满足输电线路高速增长的需求。输电线路大部分处在郊区、丘陵、山地等地带，人员、车辆难以到达杆塔下方，人工巡视距离远、工作量大、效率低、风险高，且巡视效果与巡视人员的工作经验密切相关，导致巡视周期和巡视质量无法得到保证。
        （1）巡视时间对比。人工巡视时，作业人员步行距离约为档距的2～5倍，80％的巡视时间耗费在步行路途中。而无人机飞行速度是步行速度的10倍以上，可大幅节约巡视时间。
        （2）巡视频次对比。当需要排查压接管类型、防鸟刺缺失、绝缘子单双串及悬挂方式等台账信息时，人工巡视需通过反复巡视排查，而无人机巡视则只需查看重点部位的照片即可，避免了重复性现场巡视排查工作。
        3无人机在输电线路巡检中的应用
        3.1电力输电线路全方位巡检中的应用
        在输电线路检测过程中，高性能无人机硬件包含地面站与无人机两个组件。几个部分的可视光相机难以加装可视光，相机不能发送路上的全方位摄制。检查员可使用专门的软件即时证实无人机摄制的影像，并且依据无人机摄制的影像辨别传输线路的运行状态。此外，对特定的线路检查要求，检查员可采用遥控器掌控无人机，躲避障碍物，迅速看到故障位置。此外，监视人员可通过遥控器掌控无人机的焦距，使目标位置更清楚，且可通过无人机进一步行进，将检查图像储存到计算机中。
        3.2电力输电线路故障检测中的应用
        在输电线路检测过程中，无人机发挥着关键作用。无人机有3种检测方式：（1）使用雷达检查故障；（2）通过摄制视频检查故障；（3）使用红外线检查故障。雷达探测可提升传输线路的定量测量精度，雷达距离测量装置可精确测定传输线路和四周障碍物间的距离，为传输线路的维持与安装获取数据参考。视觉相机通过无人驾驶飞机或是地面天线传送照片或是视频，计算机通过通信模块采用专门的软件录像观察。在红外线检测方面，该技术帮助检查员展开红外线成像分析，在线路金属探伤方面具备较高的应用价值。
        4无人机巡检作业的“战绩”
        自无人机引用班组使用后，无人机常常为班组立下汗马功劳。在班组最近开展的一次人工日常巡视中，突然发现了一起110kV线路耐张塔绝缘子掉串事件。该线路于2009年运行，90%的杆塔都位于高山上，常年有大雾笼绕。事件发生后，通过利用无人机对该杆塔进行全面评价，如图1所示。经检查发现，该事故的直接原因是其直角挂板严重锈蚀受力拉断，导致掉串，其他金具也锈蚀得非常严重。随后又对该线路其余杆塔进行全面评价，发现位于高山上14基杆塔的直角挂板也存在严重锈蚀。如果按照以往的人工登检方式，往往需要4天才能完成，但这次通过利用无人机查找问题，时间缩短了2天，给抢修消缺工作带来了先机。在这种高山峻岭、人烟稀少等人工难以巡视的区域，更能显出无人机的优越性。

        图1 通过无人机拍照图片快速评估现场状况
        5无人机巡检注意事项
        无人机巡检受环境因素的影响较大，风速超过5级时不宜起飞；应尽量避免逆光拍摄，为使拍摄金具清晰可见，拍摄时云台宜向下倾斜10～30°；每处金具宜拍摄2～3张照片，避免因金具互相遮挡而发生遗漏；应以前行为主要巡检方向，减少向后飞行频次，以免发生碰撞；发生图传失败时，需采取调整遥控器天线、尽快收回无人机等措施，以免发生坠落或失踪；飞行时注意电池电量，远距离巡检时应留足电池裕量，以避免因电量不足而坠落。
        6无人机巡检发展
        目前，无人机巡检正在研发的缺陷自动识别和研判系统将为无人机巡检开拓新的发展空间，续航能力、飞控距离有限、整理无人机巡查输电线生成的海量视频数据、图像信息难题、缺陷的研判等一些现实问题在输电线路巡视、检修有着广阔的应用前景。
        1）中继无人机、任务无人机协同巡检作业，为穿越山区架空电力线路巡检提供便捷，实现复杂地形远距离、长航时，超视距输电线路巡检。
        2）基于视觉的自动智能无人机检测系统发展。借助无人机和遥感技术，J2EE技术，采用多传感器集成方式，提高线路巡检整体质量和安全水平。可视化辅助系统——输电线路无人机超视距巡视智能操控系统，内置多种智能业务化作业模式，实现航线自动规划、一键起飞、自主作业、自动返航、断点续飞、智能避障等特点，实现输电线路的超视距智能巡视。输电线路智能运检管控平台提升精细化巡检的管理水平。
        结束语
        采用无人机进行电力线路巡检作业能极大地降低电网故障率，有效缩减电网运营成本，提高电网维护工作效率。目前，全国各省市已建立了“人巡＋机巡”的线路巡检方式，结合无人机的特点建立了固定翼巡廊道、多旋翼巡杆塔的巡检模式。随着无人机巡检应用技术的深入研究，无人机智能化巡检将会替代人工巡检。
        参考文献
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