浅谈微型无人机在输电线路上的应用

苏泉兴

摘 要： 输电线路在分布范围上较大且分布距离较长，其中大部分线路正处于山区地带与复杂走廊地带，无可避免的雷电闪络现象时有发生。为此，我局在输电线路输配电方面应用到了微型无人机技术，它能够有效降低输电线路运维人员工作量和工作强度，同时避免过多工作中安全事故的发生。本文简要探析了肇庆局所管辖的35kV及以上输电线路多旋翼无人机相关技术优势，并对它的多项技术功能进行探究。

关键词： 微型多旋翼无人机；输电线路；无人机精巡；技术应用

微型无人机目前被许多专业化领域所应用，整个无人机系统中就涵盖了计算机总系统、通信、传感、地理信息以及定位导航等等高科技技术分支系统，它能够实现高空、远距离且快速的勘察作业，目前在供电企业输电线路输配电日常任务中应用最为广泛。整体来看，它具有操作过程简单稳定、智能电力巡线模式健全、运行状态稳定、经济性能高、速度快和续航能力强等特点。它已经在当前电力线路安全巡视作应用过程中发挥了越来越大的作用。

一、肇庆局供电企业及无人机基本情况阐述

（一）肇庆局供电企业基本情况及问题的提出

广东省肇庆市肇庆局供电企业主要管辖35kV及以上输电线路，总长度达到3335.5km，拥有基础塔8389座，所涉及地域面积达到1.5万km2，这其中80%以上为处于山地与高山峻岭上的高地杆塔。近年来，随着全国输电线路长度的大幅度增加（2014年增长超过13.28%）。考虑到肇庆地理环境相当复杂，且与输电线路相关的野外作业在难度与工作量方面都相对偏大。而在当前肇庆局的现有人力资源配置状况下，也是其作业效率难以提高的主要原因。所以希望为供电局输电线路应用引入无人机设备与相关技术，解决传统中所存在的诸多工作技术问题。

（二）肇庆局无人机基本情况

目前肇庆局引入微型无人机技术进行输电线路相关工作作业，目前局内拥有作业无人机262架，其中主网138架，同时拥有一支拥有124人的培训主、配网熟练飞手队伍，主网飞手64名，基本达到平均每个班组拥有3名飞手和3架作业机。从肇庆局当前的无人机实用化工作内容来看，它基本覆盖了输电各项现场业务，这其中就涵盖了输电线路日常巡视、故障巡视与精细化巡视，另外还包括了主网线路工程验收与水、火灾灾情监控、抢修现场勘察、抢险救灾支援等等。

（三）微型無人机精巡技术及应用状况

当前肇庆局所采用的是微型无人机精巡技术，它是指通过无人技能来拍摄杆塔上设备相关细节，并检查到各个部件的完好状况。为此，局内也针对线路运行规程进行了相关各项技术内容检查，希望通过无人机对局内所属线路进行全面排查巡检，在16个班组中至少每组配备两名飞手来进行精细化巡视。例如局内从2016年4月～11月就完成了对6820基杆塔的巡视任务，无人机飞行架次达到6623次，飞行总时长达到97266分钟，飞行里程8187.57公里，同时发现缺陷5077个。随后还为所巡视所有杆塔及线路总结了相关巡视报告。另外在无人机通道巡视方面，肇庆局也针对输电线路树障与外力破坏重点区域进行了有效监控与巡查，大幅度提高了“特殊区段”的风险管控能力[1]。

二、肇庆局微型无人机在输电线路上的应用问题解决

肇庆局微型无人机在输电线路方面引入并应用了微型无人机技术，为了解决传统工作管理中所存在的应用问题，本文也从以下多方面来提出技术性问题解决方案，提高局内输电线路供配电质量水平。

（一）施工勘察工作应用问题的技术解决对策

微型无人机能够有效提高针对输电线路的施工勘察工作质量，解决已存在应用问题，这主要是微型无人机拥有飞控系统和图像收集处理系统。

首先说飞控系统，该系统的基本构成相对复杂，它拥有最基本的机载飞控模块、GPS定位模块、电源模块、通信模块以及空速模块，另外还配备了地面站软件系统，软件系统可以为微型无人机设置专业化的飞行航线，并精确定位和控制无人机的飞行速度与飞行高度，保证无人控制下完成无人机的起飞、降落、盘旋等相关飞行作业。其次，微型无人机还包含了拥有电子地图功能的地面站软件，可以随时进行任务设定与航线任务更改，它也拥有半自主式遥控控制模式，可以实现对飞行数据与离线回放功能有效记录与发挥。再配合GPS精度检测、自动驾驶仪温度检测与无人机多旋翼自动返航、盘旋技术实施，也在一定程度上降低了输电线路野外工作的实际难度与工作量。

其次是图像收集与处理技术，肇庆局微型无人机在机动性方面相当灵活，且拥有较高的便携优势。它在无人机上搭载了微单相机设备，即使在阴雨阴云天气也能获取高质量光学影像，且能够在低空获取高分辨率影像，同时满足无人机的长距离航行技术要求。在某些复杂环境的复杂航线背景下，肇庆局会为微型无人机加入空速管技术模式，这样能够解决传统中无人机野外作业困难的问题，实现对无人机速度的更精确控制，也保证它能够在航行过程中满足中等距拍照要求，使所获得的图片重合率都达到45%以上。再一点，该企业的微型无人机系统也融入了POS信息，可以将所有收集到的图片进行合理分析处理，第一时间发现线路以外的外部隐患问题。可采用系统中的计算机软件对图片进行相应拼接与整理，最后得到一条完整的输电线路图像，利于日后输电线路的维护与管理。

（二）输电线路故障查找检测工作应用问题的技术解决对策

肇庆局输电线路故障的查找检测工作应用问题也有相应技术解决对策，局内输电所也通过无人机针对35kV及以上线路进行了故障查找工作，微型无人机的工作累计飞行架次已经超过320架次，巡视杆塔352基，并发现故障点245个，故障查找机巡完成率超过90.2%。

首先是机载检测技术，它基于专用光电吊舱配合高精度陀螺稳定平台来辅助成像传感器瞄准线，能够在机载高振动环境下实现高精度且稳定的视频跟踪行为。该技术是希望通过自动跟踪地面目标瞄准来完成对输电线路以及杆塔等等设备的有效搜索与观察，并完成相应拍摄任务。在机载检测技术中含有三维激光扫描设备，它能够检测输电线路的相间距离，包括导线与建筑物、与地面植被包括交跨线间距离，满足所有三维测量要求。endprint

其次是地面站检测技术，它拥有基于图像识别的激光扫描技术，可以配合相关数据点来处理大量的云数据问题，并拥有信息数据的地面回传功能，相比于传统输电线路地面站检测可实施距离更长，检测精确度也更高。就目前来看，它可以通过建模匹配来获得线路走廊三维图像，并围绕线路走廊精确测量问题来清晰化输电线路相间距离测量、交跨线间距离测量、导线与建筑物距离测量、以及导线与地面植被间距离测量。

（三）输电线路其它工作应用问题的技术解决对策

除上述两点之外，肇庆局微型无人机在输电线路应用技术问题解决方面还做到以下一点：即防止外力破坏工作，局内输电班组会定期利用无人机沿输电线路进行自主飞行，并开展线行外力破坏检查工作。2016年6月，就有超高施工车辆违章而造成110kV端顶线跳闸。所以利用微型无人机来进行现场违章事实取证，防止出现外力破坏是有必要的[2]。

再有就是围绕多旋翼无人机所展开的人工协同巡检模式。该模式下会设置人工巡检与多旋翼无人机巡检的杆塔瓶口界限，通过不同视角来发现设备不同位置缺陷。一般来说如果采用人工地面巡检很难发现某些诸如绝缘子缺陷、输电线路导线缺陷以及金具缺陷等等，但如果采用多旋翼无人机就能够发现在杆塔瓶口位置的各类缺陷，它所采用的是俯视或平时视角，主要针对塔头金具、绝缘子、导地线等等设备展开巡查工作，并且通过与地面巡查互补视角来发现不同角度的不同设备缺陷。

从技术角度来看，多旋翼无人机还适用于个别具体区段的单基塔定点快速故障排查工作，它可以悬停在输电线路周围对线路中的导地线、绝缘子、金具等等进行局部检测，这极大程度降低了人工巡检强度与时间，特别是在山区、跨河区域等地形复杂或恶劣环境中可顺利展开线路巡检工作，且功能优势相当明显。

三、结果与分析

肇庆局通过引入并用用微型无人机技术，在输电线路应用方面获得较大效益收获，从技术角度来讲，相比于传统人力巡线，多旋翼微型无人机的技术优越性更大。它首先减少了输电线路相关工作的人身安全事故发生几率，因为采用无人巡视，人工登杆次数都大大减少，避免了由登杆所造成的安全意外。

从应用微型无人机的结果来看，它也为输电线路相关巡线工作节省了大量时间成本与电量损失。传统巡线两人一组，巡线速度能达到4km/h，而无人机巡线速度可以达到80km/h，飞行前及相片分析处理花费1h，相比于传统巡线在时间成本方面节省许多[3]。

在电量损失控制方面，以110kV为例，它的网区平均负荷为5万kW，110kV输电线路的平均巡线时间为2.8h，那么就可以计算它的售电量增加为：

110kV增加售电量=5万kWx2.8h=14万kW·h

结束语：

肇庆局引入微型无人机系统解决了传统输电线路巡线工作中人力資源不足、作业效率不高等问题，为局内输电线路巡线技术提高、成本节约与电量损失控制提供更优方案。在未来，还应该积极推广基于微型无人机之于输电线路的智能管理分析系统技术，为杆塔观察图像匹配自动模块，实现缺陷自动识别，另外为多旋翼无人机巡线系统建立更好的保障机制，强化巡检功能与系统安防性能，为微型无人机在电力行业领域的未来发展铺垫更多技术基础。

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（4）：70-73.

[2] 邓志远.无人机在高压输电线路巡视中的应用研究[D].华北电力大学（北京），2015.12-15.

[3] 丁建.无人机电力巡检作业危险点及其防控措施分析[C].//输电线路运行维护新技术交流会暨中国电机工程学会输电线路专业委员会运行学组2015年学术年会论文集.2015：78-82.endprint