黄文彪
中国华电集团贵港发电有限公司 广西贵港市537100
【摘要】随着无人机制造技术和控制技术的发展，越来越多的领域引入了无人机的应用，特别是在高危行业中，例如架空输电线路运维领域对于无人机的需求越来越大。2020年贵港公司开展了利用无人机对架空输电线路巡视的课题研究和实践应用，进行了无人机的选型、无人机操作培训、制定无人机使用手册与巡检制度、利用无人机对架空设备检修质量验收等推广运用工作。
【关键词】架空线路 无人机 巡检
1 前言
无人机在电力行业的应用可以追溯到十一年前，2009年南方电网公司提出“无人机巡线”的设想，同年国家电网公司正式立项研制无人机巡检系统，经过近几年南方电网和国家电网对无人机巡线的大力推广，已全面形成了一个以“机巡为主、人巡为辅”的线路运维模式，无人机在电力巡检、故障处理以及电网建设放线等领域发挥越来越重要的作用。但由于发电企业管辖的架空输电线路较少、资金投入不足等原因，发电机企业利用无人机进行架空输电线路巡视的案例较少。
2 实施背景
贵港公司所辖架空输电线路有500kV贵逢甲线、500kV贵逢乙线、220kV逢电线、35kV武电线、6kV灰场线等。以往都是人工步行完成户外架空输电线路巡检，巡检线路时要途经村庄、要翻山越岭、要穿过稻田和鱼塘等，存在狗咬、摔伤、蜂蜇、溺水、蛇咬等高风险，巡检效率低、作业强度大。而且线路和杆塔周围存在水田、树木、房屋等障碍物，导致线路和铁塔的一些区域无法全部巡检、观测到位，巡检存在死角和盲区，不能及时发现缺陷和隐患。为了提高户外架空输电线路巡检效率，降低作业强度和风险，提高巡检精度和质量，在贵港公司开展架空输电线路无人机课题研究和实践应用迫在眉睫！
3 内涵和做法
3.1无人机选型
无人机主要分为两大类型：多旋翼无人机、固定翼无人机。
多旋翼无人机，靠多个旋转式机翼产生推力实现飞行，具有体积小，重量轻，便携和价格相对便宜的优点。同时，这种无人机容易操作，运行可靠，无论悬停、直升、盘旋等动作都可以轻松做到，操作人员上手非常快。
固定翼无人机的机翼固定横展，由横向的螺旋桨产生推力，具有比多旋翼无人机更加省电、续航时间更长、更高的速度，可以远距离飞行等优点。固定翼无人机的缺点是无法悬停，所以有些非常精细的工作就无法做到了。另外，固定翼无人机的操作难度较高，比多旋翼的学起来困难多了。
通过对比多旋翼无人机和固定翼无人机的优缺点，并参考国家电网Q/GDW 11383-2015《架空输电线路无人机巡检系统配置导则》，结合贵港公司每条架空输电线路都相对较短（小于5公里）、公司技改资金短缺等实际情况，决定选用价格相对便宜、容易操控、适合多方位精细化巡检的多旋翼无人机。经过市场调研，决定选购市场主流品牌大疆公司生产的“御”Mavic 2 型无人机作为贵港公司架空输电线路巡检无人机。大疆“御”Mavic 2 型无人机具有全向感知智能避障、云台稳固坚韧有效消除相机晃动和抖动、相机画面精致、搭配苏哈相机图片拍摄更加真实、4K清晰视频画面、红外摄像、航点规划2.0、遥控距离远等功能或优点。
3.2搭建无人机培训平台
结合大疆无人使用手册、DL/T 1482-2015《架空输电线路无人机巡检作业技术导则》编制贵港公司无人机使用教程、无人机管理规定，将无人机使用管理制度化、规范化。利用大疆无人机对班组年轻员工开展无人机飞行技能培训，使所有受训员工能够熟练掌握无人机飞行技巧,为贵港公司架空输电线路无人机巡检培养娴熟、可靠的飞行手,并组织参加AOPA无人机驾驶证取证。
架空线路无人机巡检主要针对线路杆塔全景、塔头、杆号牌、基础、绝缘子及组装金具、地线、光缆大小号侧通道等部件分别进行拍摄巡检。拍摄时应合理设置相机参数，保证对焦准确，曝光合理、不模糊，并且拍摄目标应在图片中间位置。
3.3建立“机巡为主，人巡为辅”的线路巡查模式
通过激光雷达获取线路走廊内的高精度三维点云作为基础三维数据，使用人工智能算法自动识别提前关键特征（如杆塔、导地线、绝缘子等）的空间参数，对线路数据进行三维建模，完成导线弧垂、交叉跨越点、净空危险点安全距离和树木生长安全距离分析等一系列设备工况模拟分析，提前预估设备运行状况并进行预警。
借助深度学习算法，自动实现杆塔本体精细化巡检拍照点的精准选定，形成飞行航迹，再上传至无人机飞控系统中。无人机到达现场后，依据规划的飞行航迹，在RTK厘米级精度定位信号下进行自主飞行，同时对杆塔重要点位进行拍照、采集。
无人机能够近距离对架空输电线路各部位进行拍照或摄像，并将图像实时回传，通过图像分析能够及时发现架空输电线路绝缘子损坏、绝缘子串放电、金具连接不牢、金具缺失、杆塔上有鸟窝等缺陷，为贵港公司架空输电线路运维提供强有力的帮助，大大提高输电线路的运行维护水平。
3.4无人机在户外高空作业中的监护及质量验收
为了落实二十五项反事故措施中的防止输电线路事故、防止污闪事故，每年大小修中安排对开关站、升压站内的龙门架、杆塔、绝缘子、金具等部位登高检查。由于班组无电网登高作业资质，因此如何有效对登高作业人员进行实时监护，及对其检查清扫质量验收一直是困扰班组的一个难题。通过无人机拍摄能够对登高作业人员的安全实现实时监控，保证项目安全开展。通过无人机近距离拍摄，实时检测登高作业人员作业项目，及时发现缺陷和隐患，确保工作内容完整、安全进行，提高了高空作业验收的质量；免除了人员登塔验收的劳苦，预防验收人员因登塔经验不足而导致高处坠落。使得监督和验收工作安全、快捷、高效的进行。
4 实施效果
架空输电线路无人机巡检技术的应用对减轻人员巡线工作强度，降低巡线人员被狗咬、摔伤、蜂蜇、溺水、蛇咬的风险，大大提高输电线路巡线的工作效率，及时准确的发现输电线路各项隐患，大大提高了贵港公司输电线路运检的能力，全力保障输电线路安全稳定运行。利用无人机还能够解决大小修中高空作业现场监督、质量验收难题，解决高空设备外立面隐患排查困难等问题。
5 结束语
无人机的应用很大程度上减少了人工的投入成本，最主要的是无人机能够完成人工完成不了的任务，且无人机的投入能够有效的避免造成安全事故的发生，避免对人造成危害，保障输电线路更安全平稳的运行。无人机在输电线路中的应用成为未来的大趋势，无人机在架空输电线路巡检上发挥巨大的作用，各发电企业可以参照贵港公司无人机巡检取得的成果上，结合自己公司的实际，购买功能更加强大、续航能力更强的无人机来开展无人机巡检、输电线路故障定点排除等工作。
【参考文献】
[1]《配网架空输电线路无人机综合巡检技术》. 吴立远、毕建刚、常文治、杨圆、弓艳朋.
[2]《浅谈无人机全自主巡检》.北京拓维思科技.易飞云.
[3]DL/T 1482-2015《架空输电线路无人机巡检作业技术导则》.
作者简介：黄文彪（1982年出生），男，本科学历，贵港发电有限公司设备维护部电气一次专业工程师，负责公司电气一次设备维护、检修和管理工作。