无人机巡检技术在输电线路巡检中的应用探讨

陈长金

摘要：近年来，电网规模迅速扩大，电力设备不断增加，在满足电力市场需求的同时，对输电线路的运行方式也提出了更高要求。做好线路巡检工作，对输电线路的运行状态进行实时监测，是确保电力系统安全稳定运行的关键，在输电线路巡视中，引入无人机巡检技术，能够有效提升巡检效率和巡检质量，减轻电力工作人员的负担，推动输电线路运行工作的发展。

关键词：无人机;输电线路;巡检

一、无人机在输电线路中的应用技术

1.1视觉跟踪技术

无人机巡视过程中自身具备导航功能，故在运行过程中能有效躲避障碍物，这些功能的实现是依靠对线路杆塔的视觉跟踪技术实现的，虽然视觉跟踪技术已经得到一定程度的普及，但是在实际运行过程中，由于无人机在工作状态下会产生振动，振动会破坏摄像机在运行过程的稳定性，导致一部分图像不清晰，加上输电线路本身结构复杂，视觉跟踪难度也大，那么相对于人工巡检来说，无人机在这方面的工作可能会出现错误的追踪，因此还需要改进。

1.2无线通迅网络技术

无人机在巡视过程中会拍摄线路视频和部分重要图像，这部分图像需要传达给数据接受者，那么就需要借助无线通讯网络技术，它是实现地面基站计算机与无人机之间的双向数据交流，通过线路检测的各智能传感数据，实现无人机具体位置信息以及控制站计算机发送的用于控制无人机飞行的各种信息传输。由于无线通信技术稳定、安全、可靠且抗干扰能力较强，使得无人机在远距离的巡视下且受干扰的状态下还能实现控制站与无人机之间的信息传输。

1.3线路故障探测技术

首先是视觉探测技术，也就是在无人机设备上安装清晰度极高的摄像机，用来拍摄巡视现场图片和视频，它可以拍摄一些在线路表面所存在的缺陷或者故障，并将图片信息存储实时传输给控制台计算机，计算机人员根据图片便可判断线路运行状态。其次是红外和紫外探测技术，无人机上都会配置红、紫外热成像仪进行巡视，红外热成像接受物体的红外信号生成红外光谱图像，根据图像热源分布可以判断出线路中接头、绝缘子以及线夹的故障。紫外线接受设备发出的紫外线信号成像用于确定线路光晕强弱以及光晕的具体位置，从而判断出导线损伤以及绝缘子放电故障。最后是激光雷达探测技术，这是利用了激光的方向性强特点来实现，包括连续波相位式测距和脉冲式测距两种，激光测距原理包括测距仪发射连续或者脉冲式激光信号，激光目标遇到目标发生反射，准确记录激光往返时间可以计算得到所测距离，这样能更准确无误的计算目标距离。

二、无人机在输电线路中的应用

2.1日常巡视

近些年来随着我国国民经济迅速发展，我国电力行业也发展迅猛，于此同时输电线路也在不断增加，但是由于输电线路设备大部分都暴露在室外，在室外的设备容易受到天气的影响，在气候条件复杂、现场环境多变的情况下，导线、避雷线、绝缘子等在长时间运行之后会出现断股、腐蚀、过热等老化现象，再加上各种力的作用下，难免会出现运行故障，而为了保证运输线路的正常运行，需要开展巡视工作，在过去依靠人工巡视的工作中，巡视工作量较大，地理环境也较为复杂，工作难度较大，会有大量不可预知的风险，同样输电线路运维单位也需要耗费大量的人力、物力才能完成正常的巡视工作。但是在无人机帮助下，它能利用装载的小型摄像机、照相机、红外测温装置等巡视输电线路的运行状况，飞行过程中只需一人操作即可，节省了时间和人力，高效率完成日常巡视。

2.2设备专项巡视

输电线路巡视在日常运行过程中是一项危险系数较高的工作，而为了保证居民生活的正常，需要定期对输电线路进行专项指标检测，即开展专项巡视。在进行专项巡视的过程中需要进行专项排查，例如架空导地线的专项排查，它需要在定期的时间内进行周期检测，如果采用人工检测不但会遇到安全问题，采集信息和图像也需要耗费较大的人力物力，同时难度系数也较大，但是通过无人机的巡视可以快速完成周期性观察，并获取完整的图像，清晰的观察到输电线路的腐蚀和连接情况，并将数据准确无误的传达给数据中心进行汇总，方便专项工作准确无误的进行。同类型的排查工作还有合成绝缘子检查，利用无人机传回来的图像可以完整观察到合成绝缘子表面的损伤情况，为设备状態评估提供重要依据。

2.3应急抢险

在输电线路运输过程中，难免会发生火灾、雪灾、旱涝等状况，例如在遇到特大雪灾的时候必然会遭受覆冰的影响，那么道路通行就会变困难、且人工巡视登塔检查也会受到影响，但在无人机的帮助下，它不受任何天气状况的影响，仅仅需要几十秒的时间就可以清楚观察到线路的状况，通过传达回来的图像观察输电线路和塔杆的状况，及时了解覆冰状况进行维护。同时在发生火灾的时候能利用无人机探测火灾的蔓延情况，根据火势的状况及时进行抢救，并准确无误的找到发生火灾的倒杆区域，找到火灾中心位置，并根据传达的地理位置图像了解地理特征，为抢险争取宝贵的时间，并提高抢救效率，降低人工损伤率。

2.4工程竣工验收

在经济快速发展的推动下，输电线路的建设脚步也会加快，但是不同于其他工程的建设，输电线路无法提前进行试运行，如果想要全面进行竣工验收需要花费大量的人力、物力来投入到该项工程中，且该项工作持续的时间较长，这对输电线路的投入使用来说并不理想。但是利用无人机航拍功能可以实现杆塔多角度、多方位的细致查看，从杆塔的变形程度、以及线路的连接和每个销子的缺失都可以观察的清清楚楚，并且能够通过图像传达给验收人员，这样既能够避免高空作业的风险，也达到降低了巡视人员的劳动强度，同时还能提高验收效率。

三、无人机线路巡检展望

无人机线路巡检与人工线路巡检、直升机线路巡检相比有很多的优点，但是我国高压输电线分布的特殊性，造成了巡检地形复杂、变化多样，高山、树林、建筑等障碍物较多，给无人机线路巡检带来了很多的挑战，因此无人机线路巡检路径规划对于节约能源、提高巡检效率有直接的影响。同时，由于无人机自身条件限制（如飞行高度、可控范围、续航时间、飞行距离等）无法完成线路巡检的所有巡检任务，因此制定合理、完善的巡检任务对于无人机巡检有着重要作用。随着控制技术、导航技术、通信技术的进步，为无人机全自主线路巡检提供了可能，各种无人机的出现也让无人机的发展变得更加专业化和智能化，加上检测仪器的小型化、微型化，使得无人机上可携带更多的检测仪器。这些对于提高线路巡检效率、精确度具有重要作用。无人机线路巡检在我国的起步较晚，后续开展线路巡检还有待技术上的突破，如无人机按照既定的巡检任务，通过简单的设置可自主起飞、巡线、返航;按照输电线路的布设，全自动线路巡检;全自动避障功能;遇到突发事故（大风、雷电、下雨）时的紧急返程功能;长时间、长距离、大范围的线路巡检;简单、方便的数据存储和高速、准确、有效的数据通信功能。

四、结语

总而言之，在输电线路巡检中，应用无人机巡检技术，可有效解决现有常规巡检制度中存在的很多问题，对线路的巡视过程进行优化，减轻工作人员的劳动强度和负担，也可以及时发现线路中存在的故障和隐患，确保故障的有效处理，保证输电线路运行的安全性和可靠性。

参考文献：

[1]羊英琦.浅谈输电线路巡视中无人机的应用[J].科技创新与应用，2014，（11）：133.

[2]郭昕阳，李卫国，郑建刚.一种轻型电动无人机在输电线路巡视中的应用技术[J].华北电力技术，2013，（4）：61-64.