無人機在架空輸電線路巡檢中的應(yīng)用研究

　　摘要：架空輸電線路巡檢是保障電網(wǎng)安全運行的重要方式，隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展，輸電線路所經(jīng)過區(qū)域的不斷擴大，如何保證輸電線路的安全、穩(wěn)定運行已經(jīng)成為一個重要的問題。以往傳統(tǒng)人工登塔的巡查方法，不僅工作量大，而且運行的時間比較長，無法提高實際巡查效率，特別是在對一些復(fù)雜區(qū)域進行巡查的過程中，還會面臨生命安全威脅。無人機的使用，提高了輸電線路巡視工作的效率，保證了巡視人員的安全。

　　關(guān)鍵詞：無人機;架空輸電線路;巡檢;應(yīng)用

　　一、應(yīng)用無人機進行巡檢的重要性

　　輸電線路是電力系統(tǒng)的重要組成部分。因為輸電線路的運行環(huán)境比較惡劣，建設(shè)區(qū)域內(nèi)的地形地貌也比較復(fù)雜，線路運行中不但要承受正常的機械載荷和電力負(fù)荷的內(nèi)部壓力，還要經(jīng)受雷擊、強風(fēng)、污穢、滑坡及鳥害等外界侵害，這些情況將會使線路上的各個元件老化。因此，一旦在安全巡查的過程中沒有及時發(fā)現(xiàn)線路存在的問題，就會對電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量產(chǎn)生影響。通過對輸電線路的巡視檢查來了解線路的運行狀況及周圍環(huán)境的變化，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷和隱患，從而預(yù)防事故發(fā)生，保證線路的安全穩(wěn)定運行。

　　二、無人機巡檢內(nèi)容

　　(一)正常巡檢

　　與傳統(tǒng)人工巡視相比，無人機搭載的高清攝像頭可在幾分鐘內(nèi)對某段導(dǎo)線或某一基桿塔全方位巡視，并在關(guān)鍵位置拍攝照片，可以清晰查看輸電導(dǎo)線、地線、桿塔、附屬設(shè)施及通道情況。

　　(二)故障巡檢

　　根據(jù)故障信息確定重點巡檢區(qū)段和部位后，無人機可以較為精細地查找故障點及異常情況;也可輔助完成鳥害、樹竹、山火、外破等特殊巡視。人工故障巡視時，地面巡視人員主要借助望遠鏡對輸電線路下表面的情況進行觀察，而設(shè)備上表面就需要登桿塔巡視。登桿塔巡視不但效率低，而且對巡視人員的人身安全有一定的威脅。相對而言，使用無人機故障巡視可以在故障范圍內(nèi)近距離從各個角度清楚地發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷及異常區(qū)域，免除人工登桿塔巡視的一系列繁雜過程。從實踐經(jīng)驗來看，故障巡視時采用無人機，至少可以縮短30%的巡視時間，還能有效發(fā)現(xiàn)輸電設(shè)備放電點(放電點處設(shè)備上會存在灰白色小點)。

　　(三)特殊巡檢

　　突變氣候下(氣溫驟變、暴風(fēng)雨、大雪和覆冰等)或自然災(zāi)害(地震、泥石流等)及線路負(fù)荷有較大變化等特殊情況下，利用無人機對線路區(qū)段和部件巡視精準(zhǔn)化。以紅外測溫為例，采用四旋翼無人機掛載專用紅外測溫儀避免人工紅外測溫登塔，人手輕微抖動造成測溫取點有偏差。

　　三、輸電線路巡視中無人機應(yīng)用的技術(shù)

　　(一)視覺跟蹤技術(shù)

　　無人機執(zhí)勤時有導(dǎo)航功能，通過線塔的視覺跟蹤技術(shù)可精確躲避障礙物。但是，實際操作過程中，工作環(huán)境中的無人機振動，影響相機的穩(wěn)定性，造成部分圖像不夠清晰。

　　(二)無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

　　無人機檢查中會攝制線路影像與關(guān)鍵影像，這一部分的圖像需傳送到數(shù)據(jù)接收器。無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建地面基站計算機與無人機的雙向通信。數(shù)據(jù)交換通過線路檢測的智能感測數(shù)據(jù)，構(gòu)建無人機的具體位置信息，由控制站計算機發(fā)射，以掌控直升機滑翔的各種信息。因為無線通信技術(shù)平穩(wěn)、安全、可信、抗干擾能力強，直升機能于遠程巡邏與干擾條件之下構(gòu)建控制站和無人機間的信息傳輸。

　　(三)線路故障探測技術(shù)

　　第一，視覺檢查技術(shù)。無人機上安裝高清攝像機，能實時檢測線路裝置的表面故障，并且把圖像信息儲存到上位機。人可通過圖像識別算法確認(rèn)線路設(shè)備的缺陷類型。第二，紅外線與紫外線探測技術(shù)。無人機通過紅色與紫外線攝像設(shè)備展開檢測，依據(jù)圖像熱源可辨別線路中的連接器、絕緣子與夾具存在的問題。通過紫外線接收裝置分解紫外線信號圖像，確認(rèn)線路日冕強度與日冕的特定位置，進而辨別線路損傷與絕緣子放電故障。第三，通過包含時隔波振幅雷達與脈沖雷達在內(nèi)的激光器方向特性，構(gòu)建激光雷達探測技術(shù)。激光測距原理包含用作火箭時隔或是脈沖激光器信號的測距儀。激光器目標(biāo)碰到目標(biāo)反射，可精確記錄激光器來往時間、測量距離和測量目標(biāo)距離。

　　四、無人機巡檢發(fā)展

　　目前，無人機巡檢正在研發(fā)的缺陷自動識別和研判系統(tǒng)將為無人機巡檢開拓新的發(fā)展空間，續(xù)航能力、飛控距離有限、整理無人機巡查輸電線生成的海量視頻數(shù)據(jù)、圖像信息難題、缺陷的研判等一些現(xiàn)實問題在輸電線路巡視、檢修有著廣闊的應(yīng)用前景。1)中繼無人機、任務(wù)無人機協(xié)同巡檢作業(yè)，為穿越山區(qū)架空電力線路巡檢提供便捷，實現(xiàn)復(fù)雜地形遠距離、長航時，超視距輸電線路巡檢。2)基于視覺的自動智能無人機檢測系統(tǒng)發(fā)展。借助無人機和遙感技術(shù)，J2EE 技術(shù)，采用多傳感器集成方式，提高線路巡檢整體質(zhì)量和安全水平。可視化輔助系統(tǒng)——輸電線路無人機超視距巡視智能操控系統(tǒng)，內(nèi)置多種智能業(yè)務(wù)化作業(yè)模式，實現(xiàn)航線自動規(guī)劃、一鍵起飛、自主作業(yè)、自動返航、斷點續(xù)飛、智能避障等特點，實現(xiàn)輸電線路的超視距智能巡視。輸電線路智能運檢管控平臺提升精細化巡檢的管理水平。

　　五、結(jié)語

　　架空輸電線路巡查工作在開展的過程中，會耗費大量人力及物力資源，并且對工作的要求比較高。如果在開展工作的過程中，工作人員出現(xiàn)操作失誤的情況，就會降低巡查工作質(zhì)量。應(yīng)該制定科學(xué)合理的巡視制度，對各項行為進行約束，提高工作質(zhì)量和效率。在進行輸電線路安全巡視中，采用無人機技術(shù)，不僅可以降低工作成本，節(jié)省工作的時間，而且能保證巡視人員的安全。因此，在未來的線路巡視工作開展中，需加大無人機技術(shù)的應(yīng)用。

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