无人机在电力行业中的应用

随着科技的不断发展，直升机、无人机、机器人等先进技术被越来越广泛地应用到电网运行、建设中。本文收集整理了无人机在电力行业中的一些科普知识。

一、无人机是什么

无人机是无人驾驶飞机的简称(Unmanned Aerial Vehicle)，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置的不载人飞机，包括无人直升机、固定翼机、多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机。按照不同平台构型来分类，无人机主要有固定翼无人机、无人直升机和多旋翼无人机三大平台，其它小种类无人机平台还包括伞翼无人机、扑翼无人机和无人飞船等。固定翼无人机是军用和多数民用无人机的主流平台，最大特点是飞行速度较快；无人直升机是灵活性最强的无人机平台，可以原地垂直起飞和悬停；多旋翼(多轴)无人机是消费级和部分民用用途的首选平台，灵活性介于固定翼和直升机中间(起降需要推力)，但操纵简单、成本较低。

二、行业标准

2013 年，中国民用航空局（CAAC）下发《民用无人驾驶航空器系统驾驶员管理暂行规定》，业界普遍认为这代表着无人机规范管理迈出了第一步。

在电力行业，无人机主要被应用于架空输电线路巡检，为此国家电网发布了Q/GDW 11383-2015《架空输电线路无人机巡检系统配置导则》、南方电网发布了《架空输电线路机巡光电吊舱技术规范(试行)》、中电联发布了DL/T 1482-2015《架空输电线路无人机巡检作业技术导则》，对无人机巡检系统及光电吊舱进行规范。

三、电力行业常用的无人机类型

（一）多旋翼无人机

是现在最常见的款式，靠多个旋转式机翼产生推力实现飞行，通常具有三个及以上旋翼轴，通过每个轴上的电动机转动，带动旋翼旋转产生升推力；通过改变不同旋翼之间的相对转速，可以改变单轴推进力的大小，从而控制飞行器的姿态、方向等。

这种无人机的体积小，重量轻，拥有便携的优点。同时，这种无人机容易操作，运行可靠，无论悬停、直升、盘旋等动作都可以轻松做到，操作人员上手非常快。在如今无人机市场上，这种无人机的价格相对其他种类的更加便宜，也是受到欢迎的主要原因。

但这种无人机的缺点也很明显：续航短，工作半小时左右就没电了，只适合于短时间的工作，或者带着电池实现扩展续航；载重能力有限，以拍摄为主，难以运载较重的物品。

（二）固定翼无人机

框架结构有点像常见的客机、战斗机等。这种无人机的机翼固定横展，由横向的螺旋桨产生推力，并依靠机翼的空气动力保持滞空，所以固定翼无人机比旋翼式的更加省电，同时也具备续航时间长的优点。因为飞行原理不同，这种无人机通常还拥有比多旋翼更高的速度，可以实现远距离飞行。

固定翼无人机的缺点是无法悬停，所以有些非常精细的工作就无法做到了。另外，有些型号在起飞时需要弹射装置；整体上来说，固定翼无人机的操作难度较高，比多旋翼的学起来困难多了。

（三）无人直升机

无人直升机也是旋翼式的，但整体结构接近于我们熟悉的直升飞机那种，在本体的中心顶部设置一组旋翼，而不会有很多分布式的旋翼。

无人直升机的续航比较长，部分型号采用汽油作为燃料，可以实现数小时的长时间飞行。这种无人机通常体型较大，一人多高的很常见；同时重量也比较大，从几十公斤到上百公斤都有。

这种无人机的缺点是噪声比较大，同时采购成本高，而且机械结构复杂导致可靠性偏低等。

四、无人机在电力行业的应用

（一）自主巡检

机巡人员在事先制作的高精度线行三维地图上规划好航线，应用厘米级实时定位技术，无人机即自动巡视指定线路，并通过AI 自动检测设备并发送回诊断结果数据，后台控制室可即时掌握输电导线、地线、金具、绝缘子及铁塔运行情况。无人巡检包括正常巡检、故障巡检和特殊巡检。

（二）三维建模

无人机输电线路空间距离测量技术可实现“小型电动无人机+微型激光测距仪”的集成适用，通过融合激光点云、DOM、DEM、高清影像、多光谱、红外摄影、视频影像等数据，可形成输电线路通道的可见光合成图和激光三维模型，建立起文字、可见光合成图、三维模型“三位一体”的信息库，实现真实场景重建，直观展示输电通道运行状态。

（三）异物除障

针对高压输电线路上各种可燃异物的清理问题，利用六旋翼无人机携带喷火装置，采用燃烧的方法清除异物。使用该装置的工作人员无需靠近输电线路，通过远程遥控即可在带电情况下快速清除塑料薄膜、风筝线等异物，使原来数小时的清障时间缩短到数分钟，不仅提高了效率，还降低了安全作业风险。

（四）线路架设

在输电线路施工过程中，线路走廊长、地形情况复杂，线路所经地区山谷河流茂密森林，给线路架设带来极大不便，工程实施困难重重。为有效破解缓解生态环境保护和架线施工的矛盾，可运用无人机展放导引绳进行线路架设施工。无人机首先沿线路上空飞行并施放一根轻质高强引绳通过各基塔，然后利用这根轻质引绳不断牵引后续引绳，直至牵通一根三级引绳，并架设导线。通过这种方式，解决了人力展放导引绳的高强度和动力伞展放导引绳着陆困难等问题，也减少了线路通道的树木砍伐，最大限度地保护了自然生态。

（五）线路规划

利用固定翼无人机进行电网工程的地形测量，为电网工程地形图设计提供影像、高程等详细基础资料作为保障，最大限度减少地形图绘制过程中出现误差的可能性，提高地形图规划设计的质量和效率，为电网工程建设提供科学的依据，进而为电力系统的安全、稳定运行奠定坚实的基础。采用垂直起降固定翼无人机技术可以大大降低外业工作量，人工成本小、可有效提高工作效率，可以测得人员难以到达的区域，提供最优的输电线路设计方案。

目前，国家电网及南方电网相关部门正在着力推进无人机班组建设，完善各类保障支撑体系，为无人机在电力行业的广泛应用做好全面准备工作，无人机将迎来全面推广应用的新阶段。