无人机在架空输电线路巡检中的应用研究

　　摘要：架空输电线路巡检是保障电网安全运行的重要方式，随着电网的不断发展，输电线路所经过区域的不断扩大，如何保证输电线路的安全、稳定运行已经成为一个重要的问题。以往传统人工登塔的巡查方法，不仅工作量大，而且运行的时间比较长，无法提高实际巡查效率，特别是在对一些复杂区域进行巡查的过程中，还会面临生命安全威胁。无人机的使用，提高了输电线路巡视工作的效率，保证了巡视人员的安全。

　　关键词：无人机;架空输电线路;巡检;应用

　　一、应用无人机进行巡检的重要性

　　输电线路是电力系统的重要组成部分。因为输电线路的运行环境比较恶劣，建设区域内的地形地貌也比较复杂，线路运行中不但要承受正常的机械载荷和电力负荷的内部压力，还要经受雷击、强风、污秽、滑坡及鸟害等外界侵害，这些情况将会使线路上的各个元件老化。因此，一旦在安全巡查的过程中没有及时发现线路存在的问题，就会对电力系统的供电质量产生影响。通过对输电线路的巡视检查来了解线路的运行状况及周围环境的变化，及时发现设备缺陷和隐患，从而预防事故发生，保证线路的安全稳定运行。

　　二、无人机巡检内容

　　(一)正常巡检

　　与传统人工巡视相比，无人机搭载的高清摄像头可在几分钟内对某段导线或某一基杆塔全方位巡视，并在关键位置拍摄照片，可以清晰查看输电导线、地线、杆塔、附属设施及通道情况。

　　(二)故障巡检

　　根据故障信息确定重点巡检区段和部位后，无人机可以较为精细地查找故障点及异常情况;也可辅助完成鸟害、树竹、山火、外破等特殊巡视。人工故障巡视时，地面巡视人员主要借助望远镜对输电线路下表面的情况进行观察，而设备上表面就需要登杆塔巡视。登杆塔巡视不但效率低，而且对巡视人员的人身安全有一定的威胁。相对而言，使用无人机故障巡视可以在故障范围内近距离从各个角度清楚地發现设备缺陷及异常区域，免除人工登杆塔巡视的一系列繁杂过程。从实践经验来看，故障巡视时采用无人机，至少可以缩短30%的巡视时间，还能有效发现输电设备放电点(放电点处设备上会存在灰白色小点)。

　　(三)特殊巡检

　　突变气候下(气温骤变、暴风雨、大雪和覆冰等)或自然灾害(地震、泥石流等)及线路负荷有较大变化等特殊情况下，利用无人机对线路区段和部件巡视精准化。以红外测温为例，采用四旋翼无人机挂载专用红外测温仪避免人工红外测温登塔，人手轻微抖动造成测温取点有偏差。

　　三、输电线路巡视中无人机应用的技术

　　(一)视觉跟踪技术

　　无人机执勤时有导航功能，通过线塔的视觉跟踪技术可精确躲避障碍物。但是，实际操作过程中，工作环境中的无人机振动，影响相机的稳定性，造成部分图像不够清晰。

　　(二)无线通信网络技术

　　无人机检查中会摄制线路影像与关键影像，这一部分的图像需传送到数据接收器。无线通信网络技术构建地面基站计算机与无人机的双向通信。数据交换通过线路检测的智能感测数据，构建无人机的具体位置信息，由控制站计算机发射，以掌控直升机滑翔的各种信息。因为无线通信技术平稳、安全、可信、抗干扰能力强，直升机能于远程巡逻与干扰条件之下构建控制站和无人机间的信息传输。

　　(三)线路故障探测技术

　　第一，视觉检查技术。无人机上安装高清摄像机，能实时检测线路装置的表面故障，并且把图像信息储存到上位机。人可通过图像识别算法确认线路设备的缺陷类型。第二，红外线与紫外线探测技术。无人机通过红色与紫外线摄像设备展开检测，依据图像热源可辨别线路中的连接器、绝缘子与夹具存在的问题。通过紫外线接收装置分解紫外线信号图像，确认线路日冕强度与日冕的特定位置，进而辨别线路损伤与绝缘子放电故障。第三，通过包含时隔波振幅雷达与脉冲雷达在内的激光器方向特性，构建激光雷达探测技术。激光测距原理包含用作火箭时隔或是脉冲激光器信号的测距仪。激光器目标碰到目标反射，可精确记录激光器来往时间、测量距离和测量目标距离。

　　四、无人机巡检发展

　　目前，无人机巡检正在研发的缺陷自动识别和研判系统将为无人机巡检开拓新的发展空间，续航能力、飞控距离有限、整理无人机巡查输电线生成的海量视频数据、图像信息难题、缺陷的研判等一些现实问题在输电线路巡视、检修有着广阔的应用前景。1)中继无人机、任务无人机协同巡检作业，为穿越山区架空电力线路巡检提供便捷，实现复杂地形远距离、长航时，超视距输电线路巡检。2)基于视觉的自动智能无人机检测系统发展。借助无人机和遥感技术，J2EE 技术，采用多传感器集成方式，提高线路巡检整体质量和安全水平。可视化辅助系统——输电线路无人机超视距巡视智能操控系统，内置多种智能业务化作业模式，实现航线自动规划、一键起飞、自主作业、自动返航、断点续飞、智能避障等特点，实现输电线路的超视距智能巡视。输电线路智能运检管控平台提升精细化巡检的管理水平。

　　五、结语

　　架空输电线路巡查工作在开展的过程中，会耗费大量人力及物力资源，并且对工作的要求比较高。如果在开展工作的过程中，工作人员出现操作失误的情况，就会降低巡查工作质量。应该制定科学合理的巡视制度，对各项行为进行约束，提高工作质量和效率。在进行输电线路安全巡视中，采用无人机技术，不仅可以降低工作成本，节省工作的时间，而且能保证巡视人员的安全。因此，在未来的线路巡视工作开展中，需加大无人机技术的应用。

　　参考文献：

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　　推荐阅读：电线电缆省级期刊发表