应用无人机技术进行电力线路巡视

李金洋段洪龙

摘要：目前，随着我国电力系统中电力线路的不断增加，如何保证整个电力线路的安全和稳定运行已经成为很多人关注的问题。由于电力线路多数是在比较恶劣的室外环境运行，所铺设地区的自然环境都比较差，地形也比较复杂，因此，一旦在巡视中没有及时发现电力线路出现的问题，这将严重影响电力系统的供电。在科学信息和技术还不够发达的时候，人们只能采取人工进行逐基杆塔巡视的方法，这种巡视方法的工作量非常大、工作时间长，其工作效率也不很高，特别是一些复杂的地理位置还会给巡视人员的生命安全带来威胁，因此，为了提高电力线路巡视工作的效率，保证巡视人员的安全以及广大用户的持续用电安全，人们越来越注重对新兴巡视方法的研究和探讨。例如，一些直升机巡线、机器人巡线等巡视方法都得到很好的研究和应用，特别是具有高技术含量的无人机巡视方法受到众多电力公司的高度关注，并且无人机技术目前已经在北京、青海、江苏、山东等多个地区的电力线路中得到成熟的应用。

关键词：电力线路巡视；无人机技术；应用

1无人机技术概述

无人机技术是近年来国内外各大电力公司都很重视的一种技术，下面从无人机巡视技术的优势、应该注意的几点问题、无人机设备的维护与管理以及无人机电力线路巡视技术发展的趋势等方面简要介绍无人机技术。

1.1无人机技术具有的优势和应注意的问题

电力线路中采用无人飞行器巡检时，主要具有以下两项优势：一是不受地理环境和自然环境等外界因素的制约。由于很多电力线路都在室外，一旦遇上雨雪等自然天气时，人工将无法完成一些巡视工作，而无人飞行机就可以避免这些不利的因素，减少因巡检而造成的意外和伤害；二是无人飞行器系统中具有的光学吊舱任务可以及早发现现行的线路网系统中存在的各种隐患，因此无人机技术非常受电力系统的欢迎。

使用无人机设备应当注意以下两点事项：一是不能全面识别各种线路问题。当前，由于受技术因素等多方面的限制，在使用无人机进行线路巡视时，无人机只能对线路中出现的一些普遍问题进行快速识别，还无法做到对整个电力线路出现的安全隐患进行全面的识别；二是使用无人机拍摄图片时，需要花费很高的成本和时间。目前，无人机设备能够达到的效果是，必须与线路保持40米以内的距离才能够拍摄出比较清晰的录像，一旦距离很近的话，就需要配置比较高的设备才能达到相应的效果，这无疑增加了电力线路巡视的成本和时间。

1.2无人机设备的维护与管理

无人机设备虽然具有很多的巡检优势，但是为了能充分发挥无人机的功能，在平时一定要做好无人机设备的管理和维护工作。无人机设备的工作步骤：首先是由特殊的数据采集系统对收集的数据进行分类整理，再将收集的信息传送到监控故障预测系统，然后检测系统将收集到的各种信息和数据进行分类比较，并对数据进行健康评估、数据维护和数据管理，从而及时发现线路中存在的各种隐患。因此，在使用无人机设备时，更要定时对设备管理系统的关键零部件进行升级和改造，做好定期保养和维护工作，才能保证无人机设备系统更好地完成巡检工作。

1.3无人机电力线路巡视技术发展的趋势

在今后的发展中，随着各种新技术的不断发展，无人机技术将会更好地发挥各种优势，在电力线路巡视中将会起到越来越重要的作用。在未来，无人机巡视技术主要有以下两项发展趋势：一是向智能化的方向发展。针对无人机的飞行模式方面，今后应该加大对无人机的电动固定翼、导航方式等方面进行更深入的研究和开发，针对无人机的航摄功能方面，需要进一步对无人机的全自控系统以及自主缺陷识别等方面进行全智能的开发，从而提高无人机的技术和工作效率；二是发挥无人机的互补式应用。

2无人机飞行方式

在无人机飞行巡视电力线路的过程中可能会遇到极端天气或者其他的外界不可预测因素的干扰，而垂直降落造成对线路的重大破坏。为了避免这种现象的发生，在无人机飞行的时候要注意与电力线路保持恰当的距离。运用无人机进行电力线路巡视时，因光学任务吊舱系统是安装在飞机机体下方的，不仅要保证巡视质量还要避免无人机受到电力磁场的干扰，因而需要保证无人机在沿路线飞行时与电力线路之间有一定的垂直距离。综合以上的各项条件，无人机在巡视时就需要在电力线路的斜上方飞行。

为了能提高巡视的质量与效率，无人机在保证光学吊舱任务系统的扫描视角做够的基础上，可以进行单向巡视。但是单向巡视不能保证在较高的电压线路中的巡视质量，这是就要调整飞行策略，在线路的两侧往返飞行，提高巡视的质量。

3无人机应用模式

3.1中型任务机与地面中继联动模式

针对空中任务机因为超过有效距离或地形阻隔等因素无法及时与地面的巡检车进行数据传输与处理的情况，可以采用这种模式。它的工作原理是，由中继终端作为连接任务机与地面信号塔的传接枢纽，负责将空中机采集到的图像与遥感数据传送至地面基地并进行反馈，从而保证电力巡检工作的正常进行。

3.2中型任务机与空中中继联动模式

空中中继即小型无人直升机，它是为了弥补地面数据处理能力的不足而人工添加到数据链路上。与第一种应用模式不同，是由该小型无人机负责空中任务机与地面测控车的数据传输。当任务机完成测控图像与信号采集后，先将这些信息发给空中中继终端，在由该小型无人机负责地面信号塔的数据传输与反馈。这样可以有效缓解地面测控塔的工作压力，保证数据处理及时高效。

3.3中型直升机+空中中继模式

在这一模式中，中继机采用续航时间长、抗风能力强、成本低、飞行和控制操作简单的固定翼无人机，来提升中继的灵活性。通过中型直升机（任务机终端）、地面车载终端和固定翼无人机（中继机终端）的相互配合，来增强数据采集的准确性和效率。

3.4小型无人直升机或微型无人直升机模式

在这一模式中，要求在任务机与地面测控车之间没有障碍物遮挡，两者之间可以进行较近距离的互动。任务机可以通过无线链路直接与地面车载设备进行数据通信。地面车载终端可以接收到经过任务机终端压缩过和调制过的，由任务机和吊舱拍摄到的2路视频信号和遥感测绘数据。同样的，任务机终端也可以接收到地面车载终端的遥控数据，接受地面车载终端的控制。

3.5固定翼无人机模式

这一模式，在防灾减灾以及输电线路应急巡检中会常常会应用到，固定翼无人机能实现对输电线路远距离、大范围的快速巡视。比如，桑德斯公司研制的微星无人机，翼展为15厘米，重量只有100克，最大负载重量为15克，耗电为15瓦，续航时间为20到60分钟，航程距离为5公里，巡航速度55.6公里/时，飞行高度15至91米，最佳飞行高度为46至61米。我国35KV电压线路一般塔杆高度为18m，110KV电压线路塔杆高度为21m，220KV电压线路塔杆高度为24m，而500KV电压线路塔杆高度为34m，所以固定翼无人机在输电线路巡查上都能适用。

结语

无人机巡检系统在电力线路巡检领域的成功应用可减少人力的工作，可快速完成巡检作业任务，是未来无人机发展的一个重要方向。本文针对在复杂条件下实现无人机对电力线路进行超低空、超视距、安全稳定巡检的要求，研制出一台在复杂条件下巡检电力线路的无人机系统，实现自动巡检，并进行实际工程应用，实验数据表明：该无人机对电力线路巡检可有效避障、确保安全飞行、线路检查效率高，充分证明该无人机的设计的合理性与可行性。

参考文献

[1]彭向阳，钱金菊，麦晓明，等.大型无人直升机电力线路全自动巡检技术及应用[J].南方电网技术，2016，2（10）：24-31.

[2]彭向阳，刘正军，麦晓明，等.无人机电力线路安全巡检系统及关键技术[J].遥感信息，2015，1（30）：51-57