架空输电线路无人机巡检技术研究进展

发表时间:2020/8/10   来源:《当代电力文化》2020年第8期   作者:闫丽娟
[导读] 借助无人机巡检技术,进一步提升电力企业输电线路巡检效果,
        摘要:借助无人机巡检技术,进一步提升电力企业输电线路巡检效果,规避与消除以往线路巡检期间存在的弊端与问题,提高电力企业线路巡检水平。鉴于此,应加大对无人机巡检技术的应用与开发,满足电力企业具体线路巡检要求,为线路稳定、安全运行提供保障。
        关键词:架空输电线路;无人机巡检技术;研究进展
1 输电线路巡视内容阐述
        巡检工作内容具体包括对线路本体、附属设施、电力设备、所处环境的检查与巡视,明确掌握巡查范围内输电线路的具体运行情况,对输电线路运行期间存在的故障问题第一时间发现并上报,为线路的稳定可靠运行提供保障。
        现阶段输电线路巡查作业开展,具体包括故障巡视、正常巡视以及特殊巡视3种方式,在以往工作期间,无论开展哪种类型巡视,所采用的模式均为人工地面巡查,只有在突发特殊情况时,才会出现人员灯塔巡视的情况,此巡查模式的应用无法发挥出巡检工作的最大作用与功能[1]。传统人工巡检方式的应用,无法与现阶段不同运行状况线路的不同巡视要求相契合,影响到巡检工作开展有效性,无法帮助电力企业精确且及时的获取输电线路的具体运行状态与情况,不仅造成人力资源的浪费,甚至对输电线路的稳定、安全运行产生影响。
2输电线路巡检中无人机技术应用
        借助无人机巡检技术,实现对以往人工巡检期间存在的问题与弊端消除与规避,通过对巡视过程的完善与强化,达到提升巡检有效性的目的。从巡检方式角度出发,无人机巡视的开展,大幅度降低电力企业人力成本的投入,并保障输电线路巡检效果达到标准要求,做到对实际输电线路的运行情况全面且精准的反应;从巡视制度出发,在具体巡检期间通过人工巡检与无人机巡检方式的结合,能够做到对输电线路运行状态的有效巡视,避免在巡视期间因巡检人员地面巡检而产生巡视不到位现象。
        2.1无人机参数
        FCZ四旋翼无人机依托于电动形式驱动,在空载状态下,无人机起飞重量为9kg,不算无人机自身重量,机身最大荷载重量为10kg。该型号无人机在不同荷载情况下续航时间分别为:8kg荷载状态续航为20min;5kg荷载状态续航为30min;无人机空载状态下,续航时间90min。FCZ四旋翼无人机最高飞行高度小于2000m,飞行速度最快60km/h,最大升限5000m,无人机云台位置可以搭载红外成像设备等。
        2.2作业系统
        2.2.1作业能力
        无人机巡检技术的应用,一架无人机需要配备工作人员2名、作业车一辆,具体巡检期间借助无头飞行操作模式,无人机操作难度较低。但是在实际巡检过程中若涉及到山地环境巡查,在视线受阻、视野不佳的前提下,无法开展超视距飞行,使得无人机巡检通工作范围缩小,工作能力受到影响。无人机可以保持较为稳定的悬停状态,借助云台控制与以及飞行状态的调整,可以保持无人机在巡检期间保持稳定的悬停,进而达到对目标区域高清拍摄的目的。
        2.2.2系统设备
        采用碳纤维结构的无人机设备,导航设备的应用为GPS导航、北斗导航、北斗+GPS导航3种。飞行期间水平导航误差小于2.5m,起降风速必须在6级或6级以下时方可进行开展无人机巡视。图片接收机型号为R760-FPV接收机,可以将无人机巡视情况清晰且准确的传输至液晶屏中,地面站对无人机分型参数的监控依托于数传系统。
        2.3 应用优势分析
        在具体输电线路巡检期间,无人机技术的应用依托于自助悬停技术以及导航飞行技术的应用,实现无人机运行稳定性与效率的保障,确保无人机运行结构的合理性。

借助无人机巡检技术,可以帮助工作人员完成输电线路巡检目标与任务的同时,做到第一时间发现输电线路运行期间存在的故障问题。与此同时,上述2种技术的应用可以保障无人机巡检过程中所测得数据的安全。借助悬停与飞行控制似乎的应用,实地无人机巡检期间工作人员可以通过手动操作、自动控制操作2种模式来开展巡检工作。在无人机悬停巡检期间,工作人员依托于高清监控设备的应用,实现对输电线路的检查与巡视,并将检查数据汇总并记录。
        2.4 应用劣势
        受限于应用时间尚短等因素的影响,使得无人机巡检技术的应用仍尚存问题,体现为:无人机运行时间较短,需要工作人员时刻注意无人机的运行状态。并且无人机电池容量相对较小,在一定程度上影响到巡检任务开展效果,倘若无人机飞行期间出现任何问题故障,都会直接影响到巡检任务的推进。与从同时,无人机控制范围存在限制,通常情况下若无人机控制超过额定的1000m范围,会导致无人机操控灵敏度受到影响,并且检测数据同样无法得到精准性保障。另外,无人机无法对所获取的图像进行有效的缺陷分析,意味着传递期间无人机无法对存在的数据缺陷进行修正。
3 无人机巡检监控技术的研发和应用实践
        近年来,电力企业的输电运检部门逐步完善无人机的实际应用,同时在无人机和人工协同巡视方面进行探究,为无人机协同巡视标准化打下了基础。无人机精细化的巡视可以应用在环境复杂的地区,如丘陵、高山、湖泊以及湿地等复杂地形处,以保证电网线路网架在薄弱的环境下安全运行。固定翼无人机进行航拍普查可以发现因为故障引起的输电线路跳闸;多旋翼无人机可以针对输电线路合闸进行巡检,发现故障的具体点。对于新建成的输电线路验收工作,由于工作人员的专业水平或者在巡检过程中环境的不同,巡检得到的结果并不十分准确,依据性也不强。所以,工作人员进行人工线路巡查和无人机技术相结合,能够有效提升巡查的效率和准确性。
        在巡检高压输电线路时,多旋翼无人机可以发挥其独特的优势。对于目标较小的故障发生点,无人机可以及时发现,如螺栓、挂板等金具;能够适应不断扩大的电网规模和杆塔的数量;解决输电线路过长的问题(输电线路作为一项重要的电力设施,往往铺设的线路较长,尤其是特高压直流交流输电,在跨江等较大跨越处甚至可达上千米,无人机可以解决人力不能达到的情景);降低风速带来的安全问题(伴随城市规模的扩大,输电线路防外破形势逐渐严峻,有效的解决办法是提升输电线路杆塔高度,但是巡检过程变得十分危险。根据《电力工程高压送电线路设计手册》可以得到,在地面为5 级风的情况下,杆塔顶端在7级风左右);解决环境复杂和电磁影响的问题(输电线路不仅在平原地区,大部分在丘山地等环境复杂区域,无人机可以解决这一问题,但是对于电磁干扰现象,无人机的抗干扰和电磁屏蔽现象需要进一步提升)。
        无人机作业核心技术的推广,实现100% 覆盖所有输电线路,管控系统覆盖所有运行单位。持续完善输电线路无人机作业管理,完善总部运检过程中无人机子模块,结合新技术发展趋势更新及检修作业模式,实现全面的自动化、智能化的运行管控。在未来应用的无人机应适当加强无人机的续航能力,完善抗干扰性能,提升无人机的实用性,做到一机多能,研究出更多功能的无人机配置。完善技术后,对人才的培养也是重中之重。将基础技能培训工作作为基础,同时深化关于无人机的岗位技能培训工作,将传统的巡检队伍打造成复合型巡检队伍。
结束语
        我国经济发展水平的提升促使我国的电力行业迎来发展契机,随着输电线路分布的愈发广泛,实现我国供电范围的不断扩大。但是因自然条件等因素限制,使得部分地区输电线路无法依靠人工巡检方式完成,并且现阶段人工巡检方式的应用已经无法满足当前输电线路稳定运行具体需求。所以,需要借助无人机巡检技术来完善巡检工作,避免巡检期间受到地理、气温、天气等条件影响,提高故障巡查精准度,实现输电线路整体运行情况的全面掌握。也正因此,进行无人机巡检技术应用的深入分析,具有至关重要的现实意义。
参考文献
[1]侯飞,孙丽梅.分析无人机巡检输电线路技术及应用实践[J].电子技术与软件工程,2019(03):228.
[2]黄谨益.电力输电线路巡检中无人机的应用[J].电子技术与软件工程,2019(01):233.
[3]蒋卿,贝嘉鹏,赖叶茗.高压输电线路的无人机电力巡检技术研究[J].农村电气化,2019(01):23-25.
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