变电站无人机巡检技术的发展探讨

王丽萍　魏霞　孙涵　鲁伟　高岭　刘瑜

【摘 要】近年来社会用电需求的不断增大，电力工程建设数量也逐渐增多。受设计、安装、恶劣天气等影响，变电站架构、避雷针等设备易出现法兰、螺栓锈蚀甚至松动脱落等缺陷。由于变电站架构、避雷针等位于高处，地面巡视无法观察到其具体情况，并且人员登高检查危险性大，也不能全部检查到位，如果发生遗漏就易造成架构、避雷针等带隐患使用，存在安全风险，因此考虑利用无人机对变电站架构、避雷针开展专项巡检。本文就变电站无人机巡检技术的发展展开探讨。

【关键词】无人机;巡检;变电站

引言

变电站设备巡检机器人系统在无人值班或少人值守变电站已经得到了较广泛的应用，设备巡检机器人为及时发现和消除设备缺陷，预防事故发生，确保设备安全运行发挥了一定作用。

1变电站设备日常维护现状

（1）一次设备的维护。在变电站中一次设备一般分布在室外，由于环境、传输负荷等因素会对一次设备本身造成不同程度的影响，严重时会造成设备故障，影响可靠运行波及电网安全，所以对一次设备的实时监控以及日常维护尤为重要。日常维护是运行人员通过红外测温仪测量一次设备的温度、目测设备的外观状态、油位、运行位置等可观察情况，记录并判断设备是否运行正常。有些地区变电站引入“智能机器人”系统，在日常维护过程中以运行人员巡视为主，“智能机器人”巡视为辅。（2）巡视“死角”。日常巡视视角一般是由设备下方像上方观察，对于高处以及设备上方存在巡视“死角”。如：一次设备连接引线、螺丝、避雷线防脱销等也无法清晰观察其状态，如果发生一次连接引线螺丝松动、断股、避雷线防脱销脱落等故障，又无法及时发现并处理，可能造成重大事故。

2无人机巡检优缺点

利用无人机对变电站架构、避雷针等开展巡检主要有以下优缺点。（1）可进行近距离观察。利用无人机进行高空近距离观察，能获取架构、避雷针的清晰图像数据，并能通过对比分析及时发现设备运行中的异常情况，为制定针对性措施提供有效帮助。（2）可消除人工巡检死区。无人机的高空巡检范围能覆盖变电站架构、避雷针等高处设备，并且通过无人机的旋转飞行，可获取设备360°场景图像资料，消除人工地面巡检时的视觉死区。（3）可提高巡检效率。无人机飞行速度快，上下飞行方便，在架构、避雷针间可根据巡视路线进行连续飞行，缩短了作业时间，提高了巡检效率。（4）存在巡检安全风险。变电站中各种高压带电设备布局复杂，电磁干扰影响大，可能导致无人机失控。

3无人机巡检注意事项

3.1巡检机器人红外测温准确性问题

巡检机器人的测温准确性受多方面影响，镜头精度、对焦、距离和角度等都会影响所测设备温度。《变电站智能机器人巡检系统运维规范》中规定：对于主变等大型设备要求360°全覆盖，如主变本体，要求从正面、背面、左面和右面进行巡检，以确认主变无渗漏油、破损、锈蚀，测温正常;对于隔离开关等柱型设备，要求进行不少于两个方向的外观拍摄和红外测温，以确认无歪斜、破损、裂纹、渗漏油，测温正常。但巡检机器人是在场地二维平面行驶的，对于处于高处的设备，红外测温仪角度上仰，与设备成一定夹角，其测温往往低于设备实际温度，并不准确。相比之下，应用无人机可以完美避免这些问题。无人机红外测温具有三维立体，突破二维空间的限制全方位无死角测温，测温速度快、范围广等优点。搭载红外成像仪的无人机，热像仪的热分布可视化、测温等特性能够有效地发现设备发热点，及时发现设备缺陷，保障设备安全稳定运行。应用无人机代替巡检机器人，可以按照《变电站智能机器人巡检系统运维规范》中的相关规定完成测温任务。

3.2有序推进飞行巡检

先按电压等级对变电站设定飞行区域，再按顺序进行变电站架构、避雷针等飞行排查。每个区域均设置安全起、降位置，明确飞行路线。无人机飞行过程中应避免进行超出其性能指标的飞行，巡检时飞行速度不宜大于15m/s，飞行高度不超过120m，且飞机要时刻在目视范围内，避免在一次引线上方悬停。在目视范围内，安全员应密切观察无人机飞行姿态及周围环境变化，异常情况下通知操作手拉升高度或一键返航。操作人员应密切观察飞行巡检过程中的遥测信息，综合评估无人机所处的气象和电磁环境，异常情况下应及时响应，必要时中止飞行，并做好飞行的异常情况记录。作业过程中，作业人员间应保持呼唱，及时调整飞行状态，确保无人机满足巡检拍摄角度和时间要求。在巡检过程中，若发现异常情况，则应对可疑部位进行重点检查核实，并记录详细信息。作业过程中，操作手若发现飞行航线、悬停点与预设航线偏差较大，则应实时调整飞行航线，同时注意無人机电能储备，合理规划使用，在剩余电能低于30%时，应停止巡视并安全返航。

3.3无人机集中控制平台

假设解决了无人机续航问题，变电站中设专门无人机小室，内有搭载各种配置的无人机。开发专用应用平台对全部无人机进行管理，平台结合北斗卫星对变电站内设备进行精准定位，依据不同用途规划无人机的飞行路线、飞行时间、飞行任务等数据，再通过无线设备传输至各个无人机接收装置，无人机在接收到命令后开始按平台指令完成规定动作，返回后上传数据至平台，平台完成数据比对及整理，存入历史库。维护人员可通过电脑或手机与平台进行沟通，检查巡视效果，及时调整平台控制指令，最终实现无人机巡视全自动化。

3.4强化落实飞行安全

飞行设专职安全员进行安全监护。巡检过程中，作业人员间应保持联络畅通，确保每项操作均知会相关人员，禁止擅自违规操作。无人机应在设置范围内开展巡检作业，严禁超范围作业。巡检过程中，不得操纵无人机进行与巡检作业无关的活动。现场禁止使用可能对无人机造成干扰的电子设备，操作人员和安全员在作业过程中严禁接打电话。检查架构、避雷针时应悬停检查，无人机单次悬停不宜超过5min。巡检作业时，应避免在主变低压侧等设备密集区域上空飞行，确有必要跨越引线时，应采用上跨方式，与最上层引线的净空距离不小于30m，且不能长时间在线路设备正上方悬停。

4来变电站巡检无人机的发展

无人机在输电线路巡视中的应用已经有了良好的开端，依照南方电网规划，2020年将实现“机巡为主，人巡为辅”的智能化、可视化巡检模式。但无人机在变电站巡检方面的应用还比较欠缺，还需要在变电站勇于尝试，推广变电站无人机巡检技术，逐步实现智能化的巡检方式。结合目前无人机技术的新发展，还需开发无人机自动巡检功能、基于图像识别的在线检测以及通过神经网络进行大量训练的智能诊断系统，以便实现变电站无人机巡检全自动、智能化运行管控。将来无人机巡检技术成熟，广泛应用于变电站后，可有效推进电力环保、绿色巡检的进程。

结语

无人机行业是集多种学科、多种领域于一身的新型高科技行业，无人机在变电站巡检中应用，需不断积累巡检经验，持续开展应用研究，才能最终实现变电设备近距离、安全、无盲区巡检。

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（作者单位：国网安徽省电力有限公司 安徽合肥 230000;

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