无人机技术在输电线路巡检工作中的应用及展望 张天歌

发表时间:2020/5/22   来源:《电力设备》2020年第4期   作者:张天歌
[导读] 摘要:近年来,电网输电线路规模大幅增加,高质量供电对输电线路巡检质量的要求越来越高。
        (国网蒙东赤峰供电公司  内蒙古赤峰市  024000)
        摘要:近年来,电网输电线路规模大幅增加,高质量供电对输电线路巡检质量的要求越来越高。输电线路一般所在地地形起伏高差较大,导致输电线路翻山越沟,大跨越大档距情况较多;山区树木丛生,道路艰难甚至没有通向输电杆塔的道路,这对巡检人员及巡检效率提出了严峻的考验。
        关键词:无人机;输电线路;巡检
        1 前言
        随着我国经济实力的不断完善,我国对于实际的城市建设和社会建设也提出更高的要求。而在此环境之下,我国社会对于用电量却越发提高,对于用电要求也随之提高。基于此,当前构建更为高效、稳定的电力线路成为城市建设和社会建设的重要环节和关键工程。我国根据社会用电需求,建立了大量的输电线路,推动着输电效率和质量的稳步提高。但在此过程中,用电需求虽然得到解决,但是实际的输电线路运维却成为当前的主要问题。因此,当前各个单位和部门都投入大量的资金、人力、物力于实际的电力线路运维及检修工作之中,来推动检修工作的现代化发展。
        2 无人机巡检
        无人机巡检更为安全、速度更快、检测没有角度限制实战效果。从巡视类型来说,无人机巡视与人工巡视一样,可进行正常巡视、故障巡视和特殊巡视。
        1)正常巡视。与传统人工巡视相比,无人机搭载的高清摄像头可在几分钟内对某段导线或某一基杆塔全方位巡视,并在关键位置拍摄照片,如图1、图2照片比对,可以清晰查看输电导线、地线、杆塔、附属设施及通道情况。
        图2  人工高倍望远镜巡检图
        2)故障巡视。根据故障信息确定重点巡检区段和部位后,无人机可以较为精细地查找故障点及异常情况;也可辅助完成鸟害、树竹、山火、外破等特殊巡视。人工故障巡视时,地面巡视人员主要借助望远镜对输电线路下表面的情况进行观察,而设备上表面就需要登杆塔巡视。登杆塔巡视不但效率低,而且对巡视人员的人身安全有一定的威胁。相对而言,使用无人机故障巡视可以在故障范围内近距离从各个角度清楚地发现设备缺陷及异常区域,免除人工登杆塔巡视的一系列繁杂过程。从实践经验来看,故障巡视时采用无人机,至少可以缩短30%的巡视时间,还能有效发现输电设备放电点(放电点处设备上会存在灰白色小点)。
        3)特殊巡视。突变气候下(气温骤变、暴风雨、大雪和覆冰等)或自然灾害(地震、泥石流等)及线路负荷有较大变化等特殊情况下,利用无人机对线路区段和部件巡视精准化。以红外测温为例,采用四旋翼无人机挂载专用红外测温仪避免人工红外测温登塔,人手轻微抖动造成测温取点有偏差(见图3)。
 
        图3  挂接红外测温仪的无人机
        3 无人机消缺
        输电线路检修是电力线路运检工作必不可少的环节。用无人机巡检,缩短工作时间由1h缩减至15min。应用无人机巡检时,应注意:(1)清除电力输电线路上缠绕的塑料、遮阳网、编织带、广告布、风筝及风筝拉绳等异物时,携带喷火装置精准方便烧除异物(见图4);(2)避免人工检修时作业人员费事费力地登杆塔工作和作业人员在输电导线上坐飞车移动取异物的危险;(3)避免传统输电线路异物清除时线路停电的要求。
        4 无人机智能验电
        无人机智能验电是由无人机携带自由伸缩、旋转的验电装置,在操控手的远程控制下,实现无人机验电,验电可靠性达100%,同时,也避免了人工登杆塔作业,缩短2/3的验电时间。
        5 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。
 
        图4  喷火无人机清除导线异物
        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气现象的线路覆冰在线监测平台、针对山火的智能在线监测平台以及针对线路故障的智能定位平台。
        输电线路覆冰在线监测平台通过在输电线路上的子站装设拉力传感器及温度传感器综合获取前段线路信息,结合输电线所受张力及线路实际温度判断线路工作情况。当线路所受拉力超过阈值时,数据处理系统判断故障程度,并向后台发送报警信息,提醒工作人员及时采取措施。山火监测系统通过优化的温度检测和控制电路,经热敏电阻实时监测输电线路温度,关注线路温度的动态变化过程,一旦温度变化异常,将通过智能算法确定工作状态,并将警示信息传输至后台工作人员工作站或移动终端。线路故障定位系统通过输电线路的故障检测器感应线路的电流,并综合统计线路的电流状态,使用智能大数据分析判断线路电流幅值及变化情况,同时将数据信息传输至终端,便于工作人员实时查看线路信息或报警信息。
        3 结语
        基于智能化平台的输电线路运检系统是伴随电力系统飞速发展的关键技术,对保障电网安全可靠运行有着重要的实际意义。目前,以多种故障隐患为研究对象的监测系统已得到了较为广泛的应用,但相关技术不可避免地存在不足,仍需不断进行技术改进和优化,从而进一步提高输电线路的智能化水平,真正实现线路运行的安全性、经济性和可靠性。
        参考文献
        [1]黄智勇.智能化平台在输电线路运检方面的作用分析[J].计算机产品与流通,2017(9):113.
        [2]胡文龙.在线监测技术在输电线路运维中的应用研究[J].中国设备工程,2019(10):104-105.
        [3]李炼炼,程鹏,冯满,等.基于张力测量的输电线路导线舞动在线监测系统[J].电子测量技术,2017,40(10):248-251.
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