多旋翼无人机在输电线路巡检中的应用

邢志刚，万宏宇

(国网黑龙江尚志市电业局有限公司，哈尔滨 140000)

高压输电线路巡检方式一般为人工巡检，具有较大的工作风险。无人机被逐渐利用到了输电线路的巡检系统中，以代替人工巡检，然而，市面上大部分无人机产品，其功能还达不到输电线路巡检要求。

1 高压输电线路的特殊需求

高压输电线路实际上就是架空输电线路，它的电压达到了35 kV，是连接发电厂和发电站的一个重要设备。由于高压输电线路需要的规模庞大、环境相对复杂、运行的负荷较大，需要无人机，具备以下特点。

1.1 目标小

在线路的巡检过程中利用无人机进行巡检，主要检查输电杆塔中的各种金具。无人机巡检的金具通常体型偏小，因此目标也较小，巡检工作人员很难发现。

1.2 数量多

随着社会的不断发展，用电量在逐年递增，这也对国家的电网建设提出了更高的要求，需要不断地扩大对杆塔巡视和检修的规模。

1.3 距离远

输电线路是连接发电厂与变电站之间的一个重要电力设施，普遍长度较长。尤其是近年来特高压交流、直流输电的快速发展，有的单条输电线路长达几千公里。为了降低建设的成本，会增加各个塔杆之间的距离。

1.4 风速高

以120米的高跨河杆塔为例，如果地面的风为5级，而风速为10 m/s，那么塔定的地线挂点处的风速为13.9 m/s，风力为7级。

1.5 环境复杂

我国的土地资源一直比较紧张，在民事协调上的难度非常大。新建的高压输电线路基本都位于郊区或丘陵地带等地形复杂的区域，输电线路需要穿过很多的高山，这使得巡检的过程非常困难。

1.6 电磁影响恶劣

输电线路的特点为电压高、电流大，尤其是高压的输电线路。输电线路一般是裸导线，在它的周围具有很强的电磁场，无人机需要具备电磁屏蔽的能力和较高的抗干扰能力。

2 多旋翼无人机在输电线路巡检中的应用

2.1 多旋翼无人机的巡线特点

很多无人机都是应用锂电池来作为自己的动力电源，并开展相关的输电线路巡检工作。由于电池的技术限制，无人机飞行的时间还比较短，一般在空载并且气象条件较好的情况下，利用无人机巡检电路可以飞行半个小时左右。但当天气等因素产生影响时，利用无人机巡检输电线路只能飞行二十分钟左右。为了提高输电线路巡检工作的效率，可以在巡检开始之前制定合理的飞行路径和相关的拍摄部位。

2.2 多旋翼无人机的巡线作业流程

2.2.1 准备阶段

在多旋翼无人机巡视作业之前，工作人员应先做好资料的收集工作，对巡视区域的大致情况进行细致的了解，并了解机场、军事禁飞区等地方的设施情况，获取相应巡视输电线路杆塔的坐标和它的高度。同时，还需要对现场的安全管控措施进行充分的准备，编制相应的飞行安全管控方案和应急方案。

2.2.2 实施阶段

在准备工作完成后，才可以进入实施阶段。在实施阶段中，各个部分的技术人员应做好自己的本职工作，并且严格按照相关的作业规范开展工作，从而保证人安全和设备的安全。飞控手与程控手之间应相互保持沟通，保证无人机在执行任务的过程中的稳定安全。

2.3 巡线数据处理方法

对于现在的无人机来说，采集到的图像信息需要经过人工分析。工作人员根据无人机拍摄的图片进行分析，找出杆塔所存在的安全隐患。这样的方式会受到很多干扰因素的影响，例如大雾天以及阴天等因素，对无人机拍摄的画面都具有一定的影响。目前，浙江的电力公司在线路巡检时利用无人机搭载SAR雷达进行巡视，可以解决在大雾环境下的导线断线巡视。

要加强无人机的巡检效率，就需要尽快应用无人机图像处理的系统程序。这种程序可以对图像进行降噪，避免图像模糊，使无人机拍摄的图片更加清楚。

3 输电用的多旋翼无人机未来发展方向

3.1 续航时间更长

为了延长无人机电池的续航时间，相关的技术人员可以探索新型的高能量密度的电池材料，从而在原有的电池基础上提高电池的容量。无人机的系统运行效率也要提高，降低无人机系统在能量上的损耗，延长电量使用的时间。技术人员可以对无人机开发光伏系统，使太阳能源源不断地为无人机提供动力，增加无人机使用的时间。

3.2 抗电磁干扰能力更强

由于输电线路的周围具有较强的电磁干扰，而在巡视输电线路时无人机需要近距离拍摄，因此需要无人机具备较高的抗电磁干扰能力，使无人机能够不受干扰继续执行任务。

3.3 地形适应力更好

输电线路建设的地线通常在丘陵、山地等地形复杂的地区，没有合适的升降无人机的区域，限制了无人机的使用。技术人员可以开发一种较为简单的、适合携带的无人机升降平台，为无人机的升降带来一定的便利，从而适应各种地形。

3.4 控制距离更远

市面上的无人机可以控制的距离大约在2000ITI，与我国的输电线路距离作比较，差不多为3-4个输电线路杆塔。随着用电量的不断增加，输电线路的规模也越来越大，使巡检的工作量不断增加，需要不断提高无人机的控制距离。技术人员可以对地面站的信号收发能力进行提升，使无人机的控制范围得到扩大。

3.5 抗风性能更高

我国输电线路杆塔的高度和跨度都在不断地增加，市面上很多多旋翼无人机作业的风速还无法达到巡检的要求，超过了无人机的承受范围。因此，需要对无人机的风控系统进行改进，使无人机能够适应高强度大风中工作，这对无人机的发展具有非常重要的作用。

3.6 质量更轻

随着我国输电线路规模的不断扩大，线路巡检的作业量也不断地增加。由于很多的输电线路杆塔所在的地形比较复杂，多在山地、丘陵等地带，一些质量比较大的无人机就成了巡检输电线路的负担，对巡检的效率和质量有着不利的影响。为了增强无人机在输电线路巡检中的功用，需要对无人机的质量进行降低。

3.7 拍照的性能更优

无人机巡检输电杆塔上的各种金具大多具有较小的体型、不易发现等特点。由于输电线路周围的电磁干扰较强，无人机工作时无法靠得太近，这就需要无人机在设计时一定要具备更加优秀的拍照技能和变焦的能力，使得拍出的图片非常清晰，提高巡检的效率和质量。

4 结语

为了使无人机满足巡检输电线路的要求，需要无人机具有更长的续航时间、更强的抗电磁干扰能力、更好的地形适应能力、更远的控制距离、更轻的质量、更佳的拍照性能，以此提高输电线路巡检效率和质量。