欧发斌
广西电网公司崇左供电局 532200
摘要：介绍了输电线路中无人机的应用优势，在此基础上，分别从故障巡检与消缺和绝缘子两个方面，对无人机在输电带电作业中的具体应用进行分析。结论证实，与传统的人为手动作业相比，无人机在输电带电的情况下，作业效率更高，并且不会发生安全事故，具有良好的推广使用价值，有助于输电线路供电可靠性的提升。
关键词：无人机；输电线路；带电作业
1输电线路中无人机的应用优势
输电线路是电力系统的重要组成部分之一，主要由以下几个部分组成：杆塔、导线、绝缘子、金具等等。输电线路运行过程中，容易遭受雷击、覆冰和外力破坏。因此，加强输电线路巡视检查显得尤为必要。在输电线路巡检中应用的无人机是微机电系统集成的产品，具备自动导航及空中悬停等强大的功能，在对输电线路进行巡检时，可以对高空信息进行全面采集，并从不同的角度对线路进行观察，能够发现一些隐患问题，不但使输电线路巡检效率得到大幅度提升，而且还进一步降低了巡检难度，减少并避免安全事故的发生，巡检质量显著增强。尤其是在较为恶劣的天气和作业环境中，无人机的应用优势更加明显。比如，在雨雪天气中，杆塔容易打滑，巡检人员上杆走线非常容易诱发安全事故，无人机的应用，使这一问题得到解决。不仅如此，无人机最大的优势在于能够在输电线路带电的情况下完成相关作业，由于不需要停电，从而使供电可靠性得到保障[1]。
2无人机在输电带电作业中的具体应用
2.1在故障巡检与消缺中的应用
2.1.1带电故障巡检
在电力系统中，输电线路的故障率相对较多，其中较为常见的故障有雷击故障、覆冰故障、污闪故障、舞动故障以及其它故障等[2]。大部分输电线路架设在空旷的场地或是树木茂密的山林上方，由此使得线路遭受雷击的可能性进一步增大，因雷击引起的故障跳闸占比相对较高。一旦发生雷击跳闸故障，相关人员便需要带电登杆进行检查。现阶段，随着电力技术的逐步完善，使得继电保护装置的功能越来越强大，通过继电保护数据能够对雷电故障的范围进行确定，但是由于此类数据的精确性不高，所以还需要相关人员带电登检。当雷击绝缘子后，会留下放电痕迹，应用无人机对输电线路故障进行巡检，可以在带电的情况下，快速对雷击故障的范围进行勘察和精确定位。
2.1.2带电故障消缺
在输电线路上常常会悬挂各种异物，针对这部分异物，传统的处理方法是在线路带电的情况下，作业人员从悬挂在导线上的绝缘软梯攀爬到相应的位置处，通过绝缘工具，将异物取下。这个过程需要多名人员默契配合，并且耗费的时间比较长，如果异物较大，为确保安全，必须进行停电处理，影响了供电可靠性。对于这一问题，可以应用无人机进行解决，即在旋翼无人机上搭载喷油喷火装置，并对喷油、喷火位置进行精确控制，通过燃烧的方式，将悬挂在输电线路上的异物消除。处理时，应当对着火点的温度进行控制，不得超过400℃，以免损伤导线及设备[3]。
2.2在绝缘子中的应用
绝缘子是输电线路的重要组成部分之一，这是一种能够耐受电压与机械应力的器件，如果绝缘子脏污或是劣化，则可能引起线路故障。
2.2.1劣化绝缘子带电检测
①当绝缘子发生劣化之后，容易引起线路闪络，进而造成停电事故，影响供电可靠性。输电线路中的绝缘子处于带电状态运行时，在它的周围存在空间电场，借助相应的传感器可对该电场进行测量，进而得到电场值。当无人机处于均匀的空间电场中时，会使电场发生变化，若是传感器位于电场变化的区域范围内，则会对数据采集结果造成影响，进而导致测量误差。所以在应用无人机对输电线路中带电运行的劣化绝缘子进行检测时，应构建一个均匀的电场空间，并使无人机处于这个空间的中心位置。因为绝缘子本身是带电运行。故此，无人机在飞行时不能与绝缘子离的太近，可在无人机的下方加装一根绝缘杆，长度以50cm左右为宜，并将场强传感器探头安装到绝缘杆顶部[4]。
②无人机检测系统由两个部分组成，一部分是地面端，另一部分是机载端。检测对象为110kV输电线路中悬挂的绝缘子。检测前，应对无人机系统进行调试，确认无问题后，便可启动飞行，在飞行的过程中，借助机载端搭载的激光测距仪，使传感器探头与绝缘子之间的距离保持不变，并在无人机到达每个测量位置时，待地面端数据稳定后再飞到下个位置，以此来减小数据误差。数据共采集两遍，求取平均值。
③当输电线路中的绝缘子无劣化现象时，无人机检测系统在不同距离下得到的测量值如图1所示。
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图1 绝缘子无劣化
从图1中可以看到，绝缘子为完好状态时，从测点得到的电场分布曲线全都呈现为U形分布，测距越大，电场越小。当绝缘子劣化时，无人机检测系统得到的电场分布曲线如图2所示。
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图2 绝缘子存在劣化时电场分布曲线
从图2中可以看到，绝缘子劣化，电场的畸变比较大。由此可见，利用无人机检测系统能够在绝缘子带电的情况下，对其劣化情况进行检测，从而为故障排除提供依据。
2.2.2绝缘子带电清洗
输电线路中的绝缘子很容易受到环境的影响，如果绝缘子运行环境的周边存在污染源，那么在不断运行中，绝缘子表面上会积聚大量的污秽，出现恶劣天气时，会引起污闪。对此，可以利用无人机，在带电的情况下对绝缘子上的污秽进行清洗，降低污闪的发生几率，确保供电可靠性。在雨水的作用下，绝缘子表面的污秽会被冲刷掉，而绝缘子下端的污秽则会越积越多，所以在清洗时，应当将重点放在绝缘子下端的污秽上。
无人机清洗绝缘子是在带电的情况下进行，水本身具有导电性。为此，应确保从无人机搭载的清洗装置中喷出的水柱接近绝缘状态。为使冲洗水满足绝缘子带电运行的安全要求，冲洗水的电阻率值应当符合相关规定，即电压等级为110Kv/220kV输电线路中的绝缘子带电冲洗水的电阻率应当≥50kΩ?cm，水导电率应当≤20μs/cm[5]。无人机清洗的供水方案可以选择双水泵供水，在地面进行蓄水，由下水泵将清洗绝缘子用水输送给无人机平台，上水泵负责加压喷水，确保喷出的水压稳定。为使水泵能够持续供水，可在无人机平台上加一个缓冲水箱。无人机平台选用可折叠机架，以8轴无人机作为首选。由于无人机平台只能对冲洗装置进行搭载，无法控制冲洗装置，所以为提高冲洗的灵活性，应当采用能够自动调节方向的水枪，并在喷射口的位置处加装摄像头，以便控制。实践表明，以无人机平台搭载冲洗装置，能够对输电线路中带电运行的绝缘子下端污秽进行清理。
3结论
综上所述，在输电线路带电作业中，无人机具有较为显著的应用优势，其不会受到线路带电的影响，通过对无人机的操控，能够在较短的时间内完成故障检测、消缺以及清洗等作业。在未来一段时期，应当加大对无人机相关技术的研究力度，通过不断地优化改进，使无人机的功能变得更加强大，从而更好地为电力事业服务。
参考文献
[1]冯积家.基于5G无人机在电力输电线路自动巡线的实现与研究[J].电力设备管理,2020(9):203-204.
[2]李斐,张德钦,刘源.小型多旋翼无人机巡线技能强化的研究应用[J].科技与创新,2020(18):154-155,157.
[3]戎世华.基于无人机影像的变电站输电线路巡检路径追踪方法[J].自动化应用,2020(7):118-119.
[4]陈志浩.无人机激光雷达技术在输电线路通道巡检中的应用[J].电子世界,2020(12):188-189.
[5]缪希仁,刘志颖,鄢齐晨.无人机输电线路智能巡检技术综述[J].福州大学学报(自然科学版),2020(2):198-209.