超特高压输电线路无人机全程自主巡检系统

蒋磊 国网湖北送变电工程有限公司

近年，伴随着经济的快速发展，用电负荷不断提升，电网规模日益扩大，系统的安全稳定运行尤为重要。但目前输电线路仍然以人工巡检为主，效率低、局限性大、人员安全存在隐患，难以满足输电线路持续快速增长的需求，因此，智能巡检是未来电网检修工作的开展方向和趋势。无人机是智能巡检的重要方式之一，电力行业各单位正在大力推广和应用。

一、当前无人机巡检存在的问题

随着无人机技术的成熟，其被广泛应用于电力、交通、安防等领域。作为电力行业的主要应用场景，输电线路无人机巡检在全国各地进行了试点，并取得了较好成绩，但也突显出一些问题，使无人机巡检无法实现广泛应用。无人机巡检需要运维人员同时具备电力巡检和无人机操控的双重能力，在缺少运维人员的情况下较难实现无人机的广泛应用，同时运维人员综合素质参差不齐，给无人机巡检的质量带来较大不确定性；由于通信技术的限制，当前无人机使用4G、Wi-Fi或蓝牙等通信方式，带来空域定位精度低、带宽小、高延时和操控范围小等问题，导致传输图像不清晰、无人机误碰高压线和坠机等现象。Wi-Fi点对点的形式，通信距离一般不超过500m，图传能力可达到1080P，每秒30帧左右；4G网络在网络覆盖的情况下，不受操控距离的限制，图传能力以720P为主；蓝牙传输则在传输距离和图传能力方面均处于最低水平。因此现阶段无人机无法完全满足输电线路巡检的需求。

二、无人机在特高压输电线路巡检中的具体应用

（一）智慧巡检技术的实践应用

（1）从架空输电线路的全方位远程监控系统建立开始，建立系统的无人值守机巢，配合中央控制系统进行远程控制。（2）基于云端层面部署监控平台实施后台监管，预留空域管理接口建立监管综合体系。基于上述两点技术采用到续航能力在50min以上的无人机，且确保其单向巡航里程应该在35km以上。整个巡检过程采用到中央控制系统对机巢实施远程管理，而无人机则配合气象站辅助设备远程发送各项指令内容，以便于控制无人机在必要时自主开机、起飞、按照提前规划好的航线完成自主飞行巡检工作，最后精准降落。（3）在机巢控制系统中还加入了自动充电模块、自动数据传输模块以及云端数据自动智能处理模块等，所有巡检数据都会自动上传到后台管控中心，完成整个巡检工作流程。

（二）精细化巡检

利用多旋翼无人机对输电线路杆塔、通道及其附属设施进行全方位、高效率的巡视，可以发现螺栓、销钉等这些无法通过人工地面巡视发现的缺陷的巡视作业。巡检主要对输电线路杆塔、导地线、绝缘子串、金具、通道环境、基础、接地装置、附属设施等8大单元进行检查。巡检时根据线路运行和检查要求，有选择地配备相应的检查设备，进行可见光检查和红外检查项目。可见光巡检主要检查内容：导、地线（光缆）、绝缘子、金具、杆塔、基础、附属设施、通道走廊等外部可见异常情况和缺陷。红外巡检主要检查内容：导线接续管、耐张管、跳线线夹及绝缘子等相关发热异常情况。

（三）巡检数据分析

巡检数据分析的目的是利用无人机采集的图像和视频数据，及时发现并消除设备缺陷。（1）线路设备本体缺陷：组成线路本体的构件、附件、零部件，包括基础、杆塔、导地线、绝缘子、金具、接地装置等本身的缺陷。（2）附属设施缺陷：指附加在线路本体上的各类标志牌、警告牌及各种技术监测设备、避雷器等出现的缺陷。（3）外部缺陷（隐患）：指外部环境变化对线路安全运行已构成某种潜在性威胁的情况（如在保护区内新建房屋、植树竹、堆物、取土、线下施工车辆作业等对线路造成的影响）。（4）线路通道内导线对建筑物、树竹等交叉跨越距离不满足。线路保护区内有矿区，修建交通设施、建筑物等有高大施工机具和焚烧现象。（5）固定翼无人机具有航速高、覆盖范围大、续航时间长等特点，适合应用于灾后线路走廊的大范围普查。通过利用固定翼无人机进行灾后勘查，可在短时间内整体掌握线路的整体损失情况，为应急决策提供初步依据。

（四）无人机智能联动

无人机智能联动是指无人机与杆塔上图像监测装置结合，当图像监测装置检测到有问题时，通过平台间数据共享触发智能联动机制，控制无人机自动进行清障、喊话等操作，保障输电线路运行安全。当无人机巡检平台接到可视化平台推送的通道异物告警后，巡检平台将异物位置信息发送到无人机，同时给无人机发送清障指令，无人机接到指令后自动更换搭载设备，搭载激光清障器和高清摄像头，利用5G通信高带宽、低延时、高精度的特点，准确到达异物位置，并锁定异物，高能激光束射到目标异物，通过光热作用将架空线路上的漂浮型异物部位吸收激光导致局部温度急剧升高后熔化或气化，从而掉落。同理，当输电线路下方出现未经批准的非法施工或经过超高车辆后，无人机接到指令后自动更换搭载设备，搭载喊话装置和高清摄像头，快速到达指定位置，对下方施工人员或车辆司机进行喊话，勒令其停止施工或驶离，并进行录像保存证据，并将视频实时回传至无人机巡检平台，运维人员可以通过现场视频进行备案和责任追寻。

三、结语

该方案实现的超特高压输电线路无人机全程自主巡检云台系统，拟用以代替当前人工巡线的方式。相比于当前人工巡线高成本、周期长、安全性低等特点，无人机巡线可以大大降低巡线的工作成本，缩短巡线周期，并且可以降低工人巡线的安全风险。同时，该方案降低了巡线所需的人力资源，对实现电网自动化具有重要意义。