浅析无人机巡检线路技术的应用

李超  ,郭宁  ,苗堃   ,白继武   ,张鹏

摘要：我国的电力企业是经济发展中的重要支柱型产业，每年为人们提供必需的电能来源。而输电线路是电力系统中的主要成分，近年来，电网逐渐扩展其规模，输电的线路也日益增多，且有些输送的线路设置在地势复杂的区域。在电网巡视工作中运用无人机技术应用可为其工作提供一定的便利性，同时有效的提高电网巡视工作效率。借助无人机技术实现对输电线路的巡检，实现输电线路巡检的自动化。

关键词：无人机；电力线路；巡检

1、电力巡检的发展历程

对输电线路进行定期巡视检查，随时掌握和了解输电线路的运行情况以及线路周围环境和线路保护区的变化情况，是供电企业一项繁重的日常工作。人工巡检是一种传统的巡检方式，也是目前输电线路巡检的主要方式。由于输电线路走廊地形环境复杂，在一些条件恶劣如跨江跨河或高山峻岭地区，沿线部分区段几乎没有巡视道路，这种巡检方式劳动强度大、工作条件艰苦，输电线路的运行情况得不到及时反馈。早期，我国电力巡检“孤军作战”，以人力巡检方式为主。经过设备、技术的发展，出现了载人直升机电力巡检的方式，2004年，南方电网公司首次启用直升机巡线，开创了南方电网公司直升机电力作业的新局面。此后，得益于无人机技术的进步和应用的拓展，为了弥补人力巡检、载人直升机巡检的局限性，无人机电力巡检应运而生。经过多年发展，电力巡检方式从人力巡检“孤军作战”转变为人力巡检、载人直升机巡检和无人机巡检“协同发展”的新局面。目前国家电网公司和南方电网公司相关部门正在着力推进无人机班组建设，完善各类保障支撑体系。2015年，国家电网公司系统全面推广直升机、无人机和人工巡检相互协同的输电线路新型巡检模式；南方电网公司计划于2020年基本实现“机巡为主+人巡为辅”的协同巡检目标。

2、无人机的基本含义及其巡检技术的原理

2.1无人机的定义

无人机（UAV）是一种以飞行控制技术为主、携带多种任务载荷、自动进行飞行和相关操作的飞行器。其主要特点是成本低、效率高、风险低、易于操作和控制，是电力巡检工作的有效工具。在这个阶段，人们熟悉的无人机飞行平台包括三种类型：多旋翼无人机、无人直升机和固定翼无人机。

2.2无人机巡检技术的原理

智能检测技术可为电力系统提供重要的检测方案，该技术包括中央核心，后端数字操作，工作现场检查，无人机检测和便携式测试机械技术，如收集，无人机在各种系统之间相互协调，常见的远程，中程和短程垂直智能电力检测工作。无人机巡检技术主要包括一套以监控技术为控制中心的无人机，远程大型巡检的运输和固定机翼，平台的多维并行分析和完整的信息智能网络检测系统。在无人机的巡检中，一般采用固定翼的无人机技术，遥控图像用于监测传输线，地线和绝缘子的具体情况。对于输电线路的大规模检查，检查半径有时超过100km。在任何异常情况下，无人机的检测技术可以用于到达工作现场，对异常位置进行彻底检查，便携式检查机械可以用来做出人的判断。近年来，中国电力企业的一些管理人员试图将无人机用于民用，并取得了初步成果。根据调查数据可以了解：无人机检测技术应用于输电线路检查工作，可以更好地提高其运行水平，从而改善输电线路和电力需求工作质量和效率的可靠供应，同时，有效降低相关设备运行维护的强度，更好地降低企业运营成本。

3、应用无人机电力巡检的优势

应用无人机进行电路巡检有很明显的优势。确切地说，利用无人机进行电路巡检的优点是它可以从多角度、全方位在高空对电路情况信息进行收集，为电力巡检部门工作人员减少工作量，减少超负荷的难度和强度。可以对电力巡检的质量进行提高，由于多个环境非常复杂，电路的安全性比较低，人工检查的环境限制的原因，无人机可用于快速识别和发现线路故障。第二，无人机进行电力巡检工作可以有效提高安全性，如果在地里位置较差或气象灾害的位置上，利用无人机进行电力巡检工作，对工作人员的人身安全有一定的保障，利用无人机发现故障比较迅速，提高了检查的准确性。如在大雾天气或当雨淋设备、雨塔或设备进行检查时，人工检查不仅效率低，而且风险高，使用无人机对电力线路进行检查，可以节约资源，提高工作人员人身安全。第三，无人机运行比较灵活，能有效保证电网中无人机的安全，有效处理高压输电线路的故障，如输电线路硬件检查耗时、费力。而使用无人机来检查输电线路，固定位置的监控对智能定位上面的线路监测效果越来越好。

4、输电线路巡检中运用无人机的优势

自主悬停技术及自定导航飞行技术是无人机技术的基础，其具有输电线路防碰撞保护能力，在灾害性及恶劣的天气中有着输电线路灾害分析、查找手段输电电路跳闸故障点以及检测及巡视输电线路故障点等方面具有非常明显的优势。自主悬停飞行控制是无人机技术的两种工作模式，同时还具有手动和自驾这两种模式。其中，无人机在手动模式之下，其根据相关人员所预定进行自主导航飞行，并对输电线路进行巡检。

5、巡检模式及内容

5.1精细巡检

精细巡检工作的开展对可见光照相机/摄像机表现出强烈的依赖性。红外热像仪、紫外成像仪等装备对线路设备、设施进行周密性的档中巡检与杆塔巡检。精细巡检通常应用旋翼无人机巡检系统，适用于在首次开展无人机巡检的线路、存在故障或特殊情况的线路，或者需要开展精细化巡检工作的线路上。精细巡检主要对象为线路自体设备及附属设施。

5.2通道巡检

通道巡检可以被细化为快速巡检与扫描巡检两种类型。前者规定使用可见光/摄像机、红外热像仪、紫外成像仪等装备对线路设备与线路走廊进行迅速检查，主要巡检对象有导地线异物、杆塔异物、通道下方树木、违章建筑、违章施工、通道环境等，适合应用在无特别运维需求线路巡检工作中[1]。后者规定应用三维激光扫描仪对线路设备与通道环境进行扫描检查，取得三维点云数据；主要巡检对象为通道下方树木、违章建筑、违章施工、通道环境等，适用于对线路通道安全测距与线路走廊整体三维建模。

5.3故障巡检

输电线路若有故障出现，可参照故障信息，明确重点巡检区段、位置与巡检内容，应用无人机进行巡检作业与精细巡检。故障巡检工作运行宗旨在于探寻或明确故障点，检查设施损坏与他类异常状况。

5.4特殊巡检

在地震、泥石流、山火、严重覆冰等特殊情况下，以特殊需要为基准应用无人机设备对灾情进行彻查与他类专项进行巡检。巡检内容主要为线路本体、附属设施、通道及电力保护区。

结语：

随着无人直升机技术的愈趋成熟，其操作系统会变得更加简单，使用性能的优越性将会得到充分的体现，在电力线路巡检方面将得到更加广泛的应用。无人直升机能够以自动或遥控的方式，通过预制定的飞行路线，在卫星定位系统的控制和引导下对高压输电线路进行巡视，将拍摄和检测的数据实时传输或储存在硬盘里。从而代替人工对输电线路特别是地理环境恶劣及重要线路进行巡检，及时发现杆塔、通道走廊以及运行设备的故障隐患、设备缺陷等异常现象，减轻工作人员的劳动强度，降低了巡线的成本，大大提高巡检的安全保证和自动化水平，达到减负增效的目的。

参考文献：

[1]郑武略，张富春，焦炯等.多旋翼无人机在输电线路巡检中的应用[J].中国电业（技术版），2016.

[2]黄俊璞,林韩,宋福根,蔡金锭.输电线路上方无人机巡检避障策略[J].电气应用,2015,23:32-34.

[3]陶承志,黄禹铭,李宇程,等.无人机电力巡检技术[J].中国科技信息,2016(18):24-25.