无人机搭载红外测温在输电线路上的应用

蒋洋

摘 要：本文主要介绍了无人飞机搭载红外测温的原理以及500kV线路的应用，并且通过该技术的实用性和线路运行情况满足安全要求。

关键词：无人机红外测温技术；500kV线路应用；实用性结论

1 前言

根据输电线路运行管理和运行维护工作发现，线路设备在高压及大电流条件下，输电线路设备的连接部件因长期的松动及导电膏氧化变质，从而形成该连接部件电阻值增大，造成输电线路设备过热现象，严重时危及输电线路设备运行安全。输电线路设备定期进行红外测温，及时发现发热部件。

500kV线路部分通过无人区、原始森林区、高海拔等复杂地形，跨越深沟和翻越高山峻岭，导致沿线高差起伏较大，大跨越档较多，部分输电线路段最大坡度达到45°，交通条件十分恶劣，对红外测温工作开展造成困难，加上线路带电，红外测温人员很少有条件开展登塔测温，多为手持红外仪在地面进行测温，从而造成了塔头部位的构件和绝缘子、金具串部分因为位置高度高和方位等原因，不容易准确测量。形成输电线路设备隐患，从而造成输电线路设备故障发生。无人飞机机载红外成像测温的工作效率比手持红外仪更高。

2 无人机红外成像测温技术的原理

线夹，持续管，补修管等输电线路设备。因输电线路设备物体温度高过绝对零度的设备时，会对周边超标。

（1）无人机机载红外成像测温结合无人机光电技术，图像处理，数据处理，显示在地面站的控制显示屏上，通过不同颜色反映不同的温度。能迅速发现输电线路过热部位，确保输电线路设备安全。

（2）使用的深圳（香港）彼岸公司的“天眼X3”吊舱作为“Z-5”型无人直升机任务吊舱。

天眼3X吊舱能够克服飞行姿态的变化和飞行中振动对传感器所造成的干扰，获得高质量的红外图像和高清晰度的可见光图像。

球头形状构造使用多个陀螺稳定，有1台数码摄像机及1台焦平面制冷型红外热像设备。同时系统的机构设计紧凑，使用高强度的航空铝合金材料结构，可抵受恶劣的工作环境。该系统广泛应用于电力红外测温领域。

该吊舱系统系统配备一台硬盘录像机，能同时对TV 和IR 视频进行录像记录，配备一个笔记本电脑和专业的红外分析软件，可以在线存储红外热图及进行红外热图分析，红外热图分析可以在线分析，亦可以离线分析。

“天眼X3”吊舱系统

无人飞机搭载红外测温在线路中的应用过程中注意事项：

①无人机平台与红外测设备整合。

确定无人直升机飞行平台和任务吊舱系统后，要使两者能够和谐地成为一个整体，共同协作完成飞行红外测温任务，必须对两者软硬件的兼容性进行调试，对不合理之处进行适应性改进整合。

②无人机平台与红外测设备抗电磁干扰。

由于利用“Z-5”无人直升机进行500kV输电线路的红外测温在国内尚无前例，如何确保安全，线路的电磁环境是否会对无人直升机的测控链路构成干扰，将无人直升机外罩壳改为碳纤维防电磁辐射罩壳，可以有效避免强电磁场对机上电气系统及测控系统的干扰，确保在现场500kV电磁环境下正常工作。

③输电线路设备的连接部件发射的红外能量，是通过空气后传输到红外吊舱内的一期内，在空气传输中容易受到其他气体吸收和折射而能量减弱，减少红外测温的准确度。因此无人飞机搭载红外测温仪与被测带电线路的安全距离的设定，无人飞机搭载红外测温在飞行前规划航线和飞行高度保持特别重要。

④输电线路设备发热故障因电流，电压的平方成正比，因此无人机红外测量时应安排在输电线路大负荷时段进行。无人机红外测温，通常是以输电线路设备的温升为依据来判断故障是否超标。

3 无人飞机搭载红外测温仪

在500kV普叙线路进行测温工作，无人飞机搭载红外测温仪利用不受地形环境限制，自主飞行，每次完成测量工作。存储红外热图及进行红外热图分析，红外热图在线分析对比。

以下是主要测温项目：

序号 红外测温项目 红外检测主要内容

1 绝缘部分 绝缘子破损、闪烙、击穿发热

2 导地线金具、接续管 导线、地线连接金具发热情况

3 附件 接触点发热

4 线路防护通道及其他 线路周边的突发山火

现场检测数据和判断依据

2016年7月21日上午10：20分，500kV普叙线71#耐张塔，线路当时负荷108MVA，气温24.7℃，湿度64.3%，海拔2223m，风速1m/s。采用区域测温合成图像，

A相耐张线夹： 温度单位：℃（摄氏度）

最大值： 30.06

平均值： 19.67

最小值： 7.28

2016年7月27日上午12：30分，500kV普叙线174#耐张塔，线路当时负荷109MVA，气温19.4℃，湿度72.2%，海拔2235m，风速0.1m/s。采用热成像图

B相： 温度单位：℃（摄氏度）

导线 -10.11

大号侧线夹 -10

小号侧线夹 -9.72

采用热成像图测量接续管

根据测得的设备温度值，应对照GB763-90《交流高压电器在长期工作时的发热》中的规定，川电生技[2007]98号文《四川省电力公司架空输电线路缺陷管理及评判标准（试行）》中的规定分析判断：

一般缺陷：接续金具温度高于导线温度10℃，跳线联板温度高于导线温度10℃。

严重缺陷：接续金具温度高于导线温度10～40℃，导线压接管温度高于导线温度10～20℃，跳线联板温度高于导线温度10～40℃。

危急缺陷：接续金具温度高于导线温度40℃以上，导线压接管温度高于导线温度20℃以上，跳线联板温度高于导线温度40℃以上。

4 实用性结论

500kV线路在直流复奉大负荷试验期间设备红外测温结果为正常，没有发现线路设备过热点。通过该技术在500kV线路的实际使用，确认500kV线路运行维护中完全满足了设计要求，并且为以后线路运行巡视测温提供了数据。有效避免线路设备隐患和缺陷发展成为设备事故。从而提高线路的可靠性。在电力线路领域的应用前景十分广泛。

参考文献

[1]阳一雄，梁照敏，徐晓峰.六旋翼无人机红外测温在电力巡线中的应用研究[J].科技風，2015，（13）：90.

[2]苏凯.无人机在输电线路架设中的应用[J].四川建筑，2015，（5）：176-177.

（作者单位：国网四川省电力公司检修公司）