小型无人机在电网运检维护工作中的应用

邓远宁

（国网湖南省电力公司长沙供电分公司，湖南长沙 410002）

0 引言

电网系统安全运行，关系到工农业生产及人们生活的方方面面，可谓责任重大。作为电力运检部门，巡视输电线路（以下简称“巡线”）是电力运检维护工作的核心环节，也是保障电网系统正常运行的重要措施。

1 电网运检维护工作的现状

当前，我国电网建设呈飞速发展态势。随着输电线路不断增加、设备检修日趋复杂，电网运检维护工作面临日益严峻的挑战，主要表现在以下3 个方面。

1.1 人手紧缺

电力运检维护工作的核心环节是电网巡线。现阶段，电网巡线主要分为常规巡视、故障巡视和特殊巡视3 种。而这3 种巡线的传统做法是人工巡线，即通过步行巡视及攀登杆（塔）等形式进行[1]。随着我国用电需求日益增大，电网建设愈加密集，运检维护任务愈见繁重，巡线人手尤显紧张。较2010 年，国网长沙供电公司输电室运维人员人均负责的线路增加了一倍多。老一辈巡视人员，多人管一条线路，相互分工与合作，可进行登杆检查；现在一个巡视人员需管多条线路，单人巡线禁止登杆作业。这些现状导致巡线质量得不到保证。

1.2 检修方式与巡线质量的矛盾

随着用电需求的日益增加，线路停电检修实属不易。国网长沙供电公司所辖线路检修方式主要采用状态检修，即根据线路状态进行检修，周期短则3～5 年，长则更久。假设某线路刚完成检修已经运行，却发现了新的缺陷，一般情况下只能等到下次计划停电才能进行消缺；人工巡线受地形、气候等诸多因素制约，难以保障巡线质量，而巡线质量直接关系到检修质量。因此，电网的运检维护工作，首要解决的是检修方式与巡线质量的矛盾。

1.3 环境制约

人工巡线受地形环境、天气条件等因素影响，存在较大局限性。输电线路通道常架设在人口稀少的山区、丘陵或丛林地带，巡线人员只能翻越山涧或者穿越丛林，才能到达基杆塔所在位置进行检查工作。如果遇上雨、雪、雾等极端天气，巡线人员穿行在群山峻岭之中，势必存在很大的安全隐患。

因此，仅仅依靠现阶段的人工巡线已远远不能满足当今电网运检维护的需求。而小型无人机在电网巡线工作中的应用，则为电网运检维护提供了一条更加高效、安全、经济的途径。

2 小型无人机巡线的优势

无人机是无人驾驶飞机的简称，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机[2]。机上无驾驶舱，通过搭载不同的传感器载荷，完成不同的任务需求。电网巡线一般采用小型无人机。

2.1 小型无人机是价廉物美的巡线工具

小型无人机在输电线路巡查上，具有以下优势：①体积小、重量轻，能够迅速开展紧急故障巡查工作；②无人机价格便宜，维修费用低，适合在输电线路巡视与故障检查中全面推广；③无人机起降方便，对起降场地要求不高，能够应用于地形复杂区域，实现对输电线路的全方位巡查；④无人机操作灵活，甚至能在线路附近悬停，近距离、多角度的拍摄线路设备情况[3]；⑤不需要进行空域申请即可起飞、对输电线路进行检查。

利用小型无人机巡线，巡线人员不再需要爬山涉水、登杆走线，只需地面操控无人机，通过无人机回传的画面进行巡视检查、影像分析、故障查找、反馈检修等（图1）。可以说，小型无人机是价廉物美的巡线工具。

2.2 小型无人机巡线能大大提高运检质量和工作效率

拥有人所难及的广阔视野、灵巧身手和精准排查优势的小型无人机巡线，有如下特点：小型无人机常规巡线有比传统的人工巡线、登杆检查更多的视角，可以多角度观察目标，对缺陷有更强的捕捉能力；小型无人机故障巡线，通过搭载不同的传感器设备，可发现线路不可视的运行隐患，如红外光传感器可检查出过温、连接异常等，紫外光传感器可检查出异常放电等微小甚至是不可视隐患，能快速、精确查找到电网及其设备的故障点；小型无人机巡线可以适应大部分复杂地形，较远的控制范围，可让操控人员在一个点上覆盖两侧几公里范围的线路，大大节省了巡视中的步行时间（图2）。

图1 正在巡线的小型无人机

据相关数据统计，小型无人机巡线比人工巡线效率提高近40 倍，所以能大大提高运检质量和工作效率。

2.3 小型无人机巡线能有效降低安全风险和运检成本

对从事电网巡线的工作人员来说，受伤是家常便饭，甚至还会遇到危及生命的情况，如遇见毒蛇、毒蜂、野猪等动物，或者中暑、摔倒、坠落等情况。如果采用小型无人机巡线，则可以有效避免此类伤害的发生，有效保障巡线人员人身安全；每一次人工常规巡视、故障巡视或特殊巡视，都需要投入大量的车辆、药物、工具、人力等。而利用小型无人机巡线，只需1～2 个人地面操控，无人机就能翻山越岭、过河渡水地进行巡线工作，大大降低巡线人员的劳动强度、提高巡线效率，从而节省了可观的运检成本[4]。

图2 冰冻天气无人机查看山顶的线路覆冰情况

3 国网长沙供电公司输电室小型无人机巡检实践

3.1 组建小型无人机巡线队伍

要实现小型无人机巡线，首先要组建无人机巡线队伍。2016年8 月，在国网湖南省电力公司的大力推动、支持下，省电力系统开始了小型无人机驾驶员培训工作。国网长沙供电公司输电室有幸得到了这次宝贵的机会，选送了4 名运检人员进行无人机驾驶培训，并顺利完成了学业和考核，拿到了该公司第一批小型无人机驾驶员资格证书。

回到单位后，2017 年3 月，在公司领导和同事们的大力支持帮助下，组建了一支含2 名小型无人机机长和2 名小型无人机驾驶员的无人机巡线队伍。他们经过较短时间的适应和操练，很快投入到所辖输电线路日常运检维护中，自此，小型无人机正式加入到国网长沙供电公司的巡线之旅。

3.2 小型无人机巡线的应用与效果

国网长沙供电公司所辖220 kV 输电线路约1200 km。采用人工巡线，通常2 个巡线员每天勉强完成10 km 的巡线任务；而现在利用小型无人机巡线，一般情况下1 个无人机驾驶员操作无人机1 h 就可巡线10 km，巡线的人力大大减少，而巡线速度显著加快。

常规巡线中，他们采用一人一机单独作战，利用小型无人机挂载可见光相机，通过操控无人机，对杆塔倾斜沉降、导线受损、杆塔缺陷、通道树林等情况进行摄影摄像、收集数据；也常常采用两人协同进行方式，一人专职操控小型无人机，另一人监视地面屏幕。利用无人机控制数据链，把可远传的可见、红外热像仪的信号传送到地面监视屏幕，发现可疑区段还可悬停、或者多角度飞行细查。

2017 年11 月25 日，长沙供电公司输电室无人机飞行小组按照月度飞行计划要求，对220 kV 袁威线的“三跨”点进行无人机精细化巡检。当天下午，在对跨越岳临高速公路#082—#083（耐张段#082—#084）飞行巡检过程中，发现#082 的C 相跳线导线侧挂点跳线线夹挂板螺栓螺母即将脱落，#083 的左地线U 型挂环螺栓螺帽脱落，地线线夹挂板螺栓螺帽脱落，以及多处锁紧销缺失现象。无人机飞行小组立即将发现的重大隐患情况及图像资料进行远程上报，输电室立即启动紧急处置预案，决定于第二天对#082—#083 段进行带电紧固螺栓及补装锁紧销等工作。11 月26 日，输电室组织人员前往隐患点进行带电消缺工作，并在消缺后用无人机进行缺陷复查闭环。

表1 小型无人机技术参数

据统计，仅2017 年11～12 月，长沙供电公司小型无人机巡线发现线路新增缺陷、隐患900 多处，超过人工巡线全年发现的新增缺陷及隐患，极大地提高了巡线质量和效率。

3.3 小型无人机在工程验收中的应用

小型无人机除了日常巡线外，还可在其他电网运检维护领域大显神通。如：2018 年5 月16 日，长沙供电公司对捞刀河地区新建24 座基塔的220 kV 双回线路进行竣工验收。以往这类验收，至少需要登杆人员4 个、配合安全人员4 个、地面通道巡视人员4 个、车辆3～4 台，才能在一天之内勉强完成验收任务；而这次验收，因采用了小型无人机工作，只用了2 个操作人员、1个配合人员、1 台车，便在一天之内顺利完成了验收任务。

4 结束语

小型无人机巡线以成本低、目标准、效率高而越来越受到人们的青睐，如南方电网、国网北京电力公司等都在广泛应用小型无人机巡线。尽管目前小型无人机巡线在国家电网的应用尚处在推广阶段，但是在未来几年，小型无人机以受地理环境制约较小、线路巡视周期较短、故障查找效率较高、成本投入较低等优势，必将推动运检维护工作由人工巡线迈向“机巡为主、人巡为辅”的现代模式，小型无人机巡线也将迎来蓬勃发展的黄金时期。