简析无人机在电力行业的应用

杨菡

【摘 要】经过近一个世纪的发展，无人机从早期的军事应用逐渐扩展到了民用行业。论文主要分析了无人机在低压电网以及高压输电线路中的应用。

【Abstract】 After nearly a century of development， the unmanned aerial vehicle has expanded from the early military application to the civilian industry. The paper mainly analyzes the application of UAV in low-voltage power grid and high-voltage transmission line.

【关键词】无人机;电力普查;应用

【Keywords】 unmanned aerial vehicle; electric power survey; application

【中图分类号】V279                                      【文献标志码】A                                     【文章编号】1673-1069（2018）10-0183-02

1 引言

随着科技的不断发展，直升机、无人机、机器人等先进技术被应用到了电网运行、建设中，与传统的人工方式相比，新技术的应用大大提高了工作效率，降低了电网运行风险，而且取得了较好的效果。

2 无人机的特点

无人机是一种自带动力的、无线电遥控或自主飞行的、能执行多种任务并能多次使用的无人驾驶飞行器。航测无人机主要由自动驾驶仪、设备机身、信号天线、动力引擎等组成。

与有人驾驶飞机相比，无人机往往更适合那些太“愚钝，肮脏或危险”的任务。无人机有军用与民用之分。军用无人机以侦察机和靶机为主。而无人机与不同行业需求的结合，是目前民用无人机的一个主流发展趋势。比如，无人机与农业、植保、微型抓拍、速运、新闻报到、观察野生动物观察、传染病监控、航测、电力巡检、救灾、影视拍摄等等领域的结合，进一步拓展了无人机的功能和应用领域，而且目前已有许多成功的应用案例。

3 无人机在电力行业的主要应用

随着科技的高速发展，相关数据和图像资料表明，在观察输电线路设备运行情况时，无人机技术可以起到相当关键的作用，大大减轻了电力员工的作业负担。通过无人机，可以清晰地检测出关键零部件的受损部位及受损程度，为电力的安全输送保驾护航。除正常巡检和特殊巡检任务外，无人机还可以为电力救灾和抢修进行故障检查。在道路被损毁、人员无法直接进入的受灾区，可以使用无人机进行线路故障检查，并以更广阔的视角快速发现杆塔或线路故障，防止出现巡检“盲点”。从这点来看，无人机确实能大幅度提高电力巡检效率，而且比人工巡检修用时更短。具体来说，无人机在电力行业中的应用主要分为无人机电力巡航、无人机缺陷巡视、无人机故障查线以及无人机树障测量四个最主要的应用项目。

3.1 无人机电力巡航

无人机电力巡航系统基于数码照片，以摄影测量为技术手段，旨在高度自动化的识别和定位高压输电线路通道内违章建筑及高杆植物等潜在威胁输电线路安全的危险因素。解决了线路巡检中利用影像进行弧垂高度测量的难题，将无人机巡线由目前的可视水平提升至可量测水平，填补了线路通道定量巡检的空白，较传统人工巡检方式，可大幅提高生产效率，特别适合人工无法到达的困难地区，较LiDAR巡检方式，可大幅降低设备成本及生产作业成本。

3.2 无人机缺陷巡视

通过对无人化云台的控制，航拍线路的各个部位，实时反馈相应的视讯画面，有助于全面检测出地面上被遮挡的导地线和金具。小型电动多旋翼无人机在山区电力巡检中表现更为突出。输电人员不必耗费大量时间、体力登山，只需操纵无人机飞至杆塔附近即可完成巡检。

3.3 无人机故障查线

高压输电线路走廊内地形复杂，气候恶劣多变，线路易受雷击、冰害、风偏异物、施工触线、线树放电等原因造成跳间。且故障跳阐时天气状况、故障区段环境大多比较恶劣，而且夜晚发生跳阐概率较高，极大地拖延了故障查线进度和抢修工作時间。输电线路发生故障后，各线路运维班组须立即组织人员对故障点进行登塔巡视，工作量大且存在高空作业和临近带电作业的危险。无人机不受地形、天气条件限制，根据故障区段位置和杆塔结构信息，精确规划航线后，能迅速飞至故障区段，查找到故障点，提高了故障查线效率，降低了作业危险，为应急抢修的顺利进行提供了先进的技术手段。

3.4 无人机线路验收

新建线路投运前，需人工对输电线路进行验收检查，并针对验收过程中发现的问题开展复检，确定是否整改完毕。在线路验收过程中利用无人机悬停优势，协助人工进行设备检查，并作为人工验收工作的督查手段，提升了线路的验收质量。复查时，无人机按照规划航线飞至预定位置对遗留问题进行航拍复检，验收人员无需再次登塔，提高了验收效率，降低了作业风险。

3.5 无人机树障测量

目前，针对架空导线下方树木净空的测量大多采用经纬仪、激光测距仪测量或停电检修走线时检修人员以测绳测量的方法，因受到树木遮挡视线、停电周期长等原因的限制，运维单位无人及时准确掌握净空数据，给线路安全运行带来隐患。相关研究人员利用无人机搭载超声波测距装置、视频采集装置和无线图像传输装置等设备，研发了一种新型树木隐患与导线净空的测量方法。测量过程中，使用加设了叠加模块的图像通道传输视频，将经过数据处理的距离信息和图像信号叠加在同一界面上，观察效果直观、实用性强，可以获取更为精确的测量结果。

4 无人机在电力普查项目中的应用实例

项目简况：采集山阳全县域内高压线路杆塔设备、配套设施及低压400V台区设备数据及GIS数据（地理位置、电气拓扑关系、）。地理坐标：东经109°32′～110°29′，北纬33°09′～33°42′，工作區东西长88.5km，南北宽60.7km，高压线路37条，杆塔1560个、低压台区1050个，线路里程75297公里，照片数6772张，飞行里程235718米;适量采集点41562个，中误差0.50米。

4.1 项目分析

地处山区腹地、沟壑纵横，CORS信号只覆盖县城半径20公里以内;交通不便。杆塔基本都在山顶、山腰，台区分布在每个沟壑、山梁上，住户分散、为采集一组数据，单趟需走3-4个小时，且多是车送1/3，人走2/3，工作效率低;人烟稀少，村落分散，常有动物出没，给工作人员带来自身安全的潜在隐患，且需结伴同行，人员投入加大。因此，传统的测量方法明显不能够适应此项目。而无人机技术的出现，不但弥补了常规测量的不足，而且大大缩减了人工、保证了质量，提高了效能。但是在作业过程中需要注意两点，一是巡检时应始终保持通视状态下作业，不能采用手动飞行模式在巡检作业点进行巡检作业，应该采用自主或增稳飞行模式飞至巡检作业点，然后以增稳模式进行巡检作业。二是无人机在作业过程中不可长时间在设备正上方悬停，不可在重要建筑及设施、公路和铁路等的正上方悬停，以免对这些基础设备造成干扰。

4.2 在低压普查中的应用

主要利用无人机航空摄影测量技术，核心是利用无人机低空摄影系统，得到数字影像，通过像控点的布设和测量，对数据预处理后进行空三加密，得到DOM/DEM图。用来做调绘和检查的底图。在低压外业普查和高压线路杆塔定位中，对于困难区域的台区，可进行图上调绘，得到杆塔设备的地理位置。省去了人员的交通成本、降低了作业人员的不安全因子，提高了工作效率。同时，也可用于对作业人员台区线路的完整性及正确性检查，检查其是否遗漏支线、用户接入点等。确保了工程的质量。

5 结语

总而言之，无人机的不断发展为我国许多行业领域都带来了较大的机遇，相关电力企业应该认识到这种发展形势，将无人机应用于低压、高压输电线路管理工作中，不断提升管理水平，保障电网的稳定、安全运行，减少人力资源的浪费，降低成本，促进电力事业的健康发展。

【参考文献】

【1】李勋，张欣，黄荣辉，等.无人机在电力行业的应用及需求分析[J].电气应用，2015，34（S2）：773-775.

【2】詹斌，唐博，严伟.无人机在电力行业的应用前景[J].中国新技术新产品，2017（08）：19-20.