无人机在输电线路运行中的应用分析

罗福安

摘要：输电线路的运维质量直接关系到电网的安全稳定运行，要提高电力系统可靠性，减少线路事故的发生，就必须清楚掌握线路的运行状况，按期进行巡视与检测，及时发现线路缺陷和威胁线路安全的隐患。目前，输电运维工区多采用人工定期巡视的方法，频繁的巡视工作消耗了大量的人力、物力、財力。此外，由于输电线路距离长，天气、交通环境等因素严重影响巡检质量，因此，传统输电线路巡检方式已难以适应电网发展需要。

关键词：无人机;输电线路;应用

引言

近年来，随着生产生活用电量的需求逐步增大，高压输电线路作为国家电网中的骨干网架结构，其运行方式极为复杂，平时很难进行停电检修工作，因此对于高压输电线路必须采用带电检修方式消除缺陷。现有技术中，对高压线路进行带电检修作业时，作业人员穿着屏蔽服携带绳索登塔，通过跨二短三法、吊篮法、软梯法等方法进出电场进行线路检修，该方法对人员体力及安全措施要求较高，安全风险较大。

1无人机技术及其核心组成

无人机是指不需要由驾驶员在机舱内操作完成驾驶的一种飞机，其主要借助遥控技术或自动驾驶技术来完成相关任务的飞行载具。与载人飞机相比，无人机的操作更为便捷、体积小、自重轻、应用成本更低。早期无人机技术主要应用于军事领域，但随着其技术快速发展，无人机在民用领域的应用越来越广泛。目前，无人机在电网企业中的应用主要是固定翼、多旋翼、无人直升机三种类型。固定翼无人机飞行速度较快，具有较远的续航里程，能够搭载可见光传感器，在输电线路路径巡视观测工作中的应用较多。多旋翼无人机的飞行模式较为灵活机动，能够随时悬停，从而完成短距离观测、摄影，但外部环境对其影响较大，续航里程相对较短。无人机核心部分组成包括无人机飞控系统、导航系统以及数据链。其中，无人机飞控系统是其核心系统，与载人飞机中的驾驶员地位相当。无人机完成启动、升空、飞行等各项操作，都需要依靠飞控系统的控制。无人机飞控系统中，包括微型计算机、传感器、伺服系统等，飞机在半空的悬停、紧急控制等，都由这些系统装置控制完成。无人机导航系统相当是飞行员的双目，在导航系统中预设好飞行路线后，无人机会根据设定好的路线飞行作业;同时，导航系统也会向地面操作人员传输无人机位置信息，从而使地面人员准确获取无人机坐标位置。

2无人机在输电线路运行中的应用分析

2.1线路本体5G网联无人机远程视频研判故障

该场景采用多架携带不同载荷的无人机自动执行线路通道5G云巡任务，其中携带热红外相机的无人机先执行杆塔测温巡检，发现温度异常的杆塔部位，由另一架携带4K高清可见光相机的无人机直接飞到可疑故障杆塔巡检，实时回传高清视频给享飞云无人机云智控系统，由运检工作人员在运维监控室远程根据现场高清视频“把脉”问题，可视频截图和标注进行研判，可知道准确的杆塔编号和故障部位，精准定位缺陷或故障点，再安排检修班组携带设备直接去可疑杆塔维修。主要验证在突发事故情况下5G无人机线路本体云巡远程研判和协同工作的应急处理能力。

2.2自主巡航技术

自主巡航技术是实现无人机自主巡航的核心技术，常规分为人工示教和建模与定位技术2种，示教航线学习技术主要是在巡检过程中由巡检人员设定精准位置和姿态信息，无人机在存储相关信息后，无人机依照预先设定信息进行自主巡检。但是由于该技术主要由北斗和GPS定位技术进行技术支撑，而民用无人机定位精度误差在2～10m，电力巡检过程中需要面对较为复杂且不断变化的航道环境，同时根据电网巡检工作规范，无人机需要与线路保持10m以上安全距离，因此现阶段主流主要采用RTK（real-timekinematic）实时动态载波相位差分定位技术，即通过借助激光雷达扫描精度高、数据处理快速、数据采集多样等优势，获得激光点云，并以此为基础实现三维地图的构建，并结合人工智能深度学习算法实现自主巡航。

2.3无人机巡检搭载设备

（1）高速成像模块。无人机搭载设备中，高速成像模块是实时记录与传统飞机高速移动中的高清视频，在高速成像模块中添加电子稳像技术、场景锁定及目标跟踪技术等，从而实现在恶劣天气下获取高清图像的成果。在高速成像模块中，通过增加画中画与字符叠加功能，能够有效增强系统探测能力，简化视频跟踪与处理。（2）红外、紫外成像传感模块。无人机搭载红外热像仪，可以通过红外探测器与光学成像物镜，获取红外热像图，检查输电线路热斑情况，同时将热图像向一个或多个监控器中传输，对架空输电线路巡检中发现的不正常发热现象进行检测，提高对故障隐患检测的准确性。无人机紫外线成像仪要求具有较高的灵敏度，能够完成复杂地形环境下的灵活运用，准确获取光子技术信息。同时在紫外线传感模块选择中，还需要兼顾成本与开发周期要求。

结语

随着不断增长的输电线路带来的巡检压力，电网通过使用无人机巡检的方式大幅提升了巡检工作效率，有效减轻了巡检人员户外作业工作压力，但是也给电力企业带来了全新的挑战，一方面是无人机巡检过程中海量数据处理难题，另一方面是面对基层结构化缺员、员工老龄化现实困境，仍需要培养相当数量的无人机飞手，并且无人机的续航也是困扰无人机巡检效率进一步提升的瓶颈。面对上述困境仍需要电力企业进一步加大技术投入，推动人工智能等先进技术手段在该领域的深化应用，助推无人机智能自主巡检最终实现。本文结合无人机巡检现有技术研究以及电力企业巡检工作实际情况，针对不同地域情况，结合现有可行无人机巡检技术，通过整合巡检监控平台及作业APP，提出了移动式机巢与固定式机巢相结合的无人机智能巡检方案。未来随着无人机续航以及人工智能等相关技术的不断突破，无人机智慧自主巡检必将能够满足电网精细化、智能化、高精度等使用要求。

参考文献

[1]缪希仁，刘志颖，鄢齐晨.无人机输电线路智能巡检技术综述[J].福州大学学报（自然科学版），2020，48（02）：198-209.

[2]张星炜. 无人机在输电线路巡检中的应用[J]. 通信电源技术，2020，37（01）：234-235.75843DFC-8382-45B1-A4D5-6683B6B61CB8