输电线路运维检修中无人机的应用研究

郭新建

摘  要：我国电力线路覆盖范围极广，电力部门每年都需要花费大量的人力和物力来检查线路，部分环境恶劣的区域难以进入，很难进行维护工作。无人机巡线安全系数高，输电线路图像显示清晰，能发现供电设备的运行状态。当前，无人机的使用已成为我国输电线路检测的重要手段。本文主要分析输电线路运维检修中无人机的应用，研究无人机在输电线路运维检修方式，推动电力巡检工作现代化发展。

关键词：无人机;输电线路;运维检修

引言：无人机巡检因其高效、实用和安全的特点，成为我国高压输电线路巡检的重要手段。无人机的成像和摄影技术取代了人工拍摄检测，在推动电力行业的发展方面具有非常重要的现实意义。因此，无人机在巡检中的应用不仅是当前的发展趋势，也是研究的热点内容。

1目前我国输电线路巡检方式

目前，我国的输电线路的巡检方式包括人工巡检、机器人巡检、直升机巡检和无人机巡检。人工巡检是一种较传统的巡检方式，由于输电线路广泛分布在不同的环境且线路极长，所以人工检查的工作难度非常大。机器人巡检是一种较新型的巡检方式，特别是对于高压输电线路，机器人可进行自动检查。然而，目前机器人检测速度很慢，工作距离相对较短。因此，检测机器人的工作效率和工作范围还有待提高。直升机巡查主要由带机组的直升机完成。直升机可以拍摄电力线的当前状态，以便进行巡逻检查。然而，这种巡检方法需要投入大量的成本和人力资源，因此无法广泛应用。无人机巡逻检查主要应用无线遥控设备和机身编程系统，可通过其成像设备收集信息，并通过信息传输设备将信息传输至地面工作站，还可以执行危险的巡检工作，提高工作效率和输电线路检查质量。与上述三种巡检方式不同，无人机巡检成本低、工作效率高、精度相对较高，因此在未来的巡检工作中会得到广泛的应用。

2无人机输电线路巡检优势

传统的巡检方法主要采用人工检测，即借助人眼、红外热像图等设备来确定传输线的安全距离是否符合规范和要求，之后再进行直接检测。然而，这种检查模式将受到所用检查设备和输电线路位置限制。如果将无人机用于输电线路的检测，可以有效弥补传统人工检测的不足[1]。下面是应用无人机巡检的优点：

2.1不受地理环境限制

我国的部分地区地势崎岖、环境险恶，这给输电线巡检工作带来极大的困难和挑战。与传统的巡检方式相比，无人机巡检不会受到任何地理环境的影响。运用无人机进行输电线路巡检能够将输电线路中的绝缘体、导线和地线等其他设备通过近距离、多角度的方式展现在人们眼前，这不仅提高了线路检查的效率，还降低了人工作业的风险，同时相比于传统检测方式，无线电巡检还能给工作站提供更加全面的有效信息。

2.2不受气候条件影响

无人机输电线巡检的机动性和安全性均比较高，且不受气候条件的限制。对于那些无法进行手动操作或者气候条件极为恶劣的地区，可以用无人机来展开每日的输电线路巡检工作，不仅提高了巡检效率，还大大降低了操作风险。

2.3大大提高巡检质量

无人机在巡检输电线路时能够执行快速飞行和悬停等功能，因此它可以方便快捷地监测输电线路中的硬件、导线、地线、杆塔等其他部件的质量，并且能够将相应的输电线路影像实时传输到测量站和控制站，这使得测量站和控制站能更好地分析输电线路是否存在零件损坏等问题。

2.4操作灵活，作业效率高

更重要的是，无人机可以配备不同的检测设备来执行不同的输电线路巡检任务。例如，其可以发现输电线路连接处和接地电缆等部件的质量问题，还可以测量输电线路走廊中的树木和高层建筑是否超高，以免发生线路故障。然而，在使用无人机对输电线路进行检查的过程中，仍需要人工来建立科学的检查路线方式，以确保工作人员能够从多个角度观察输电线路，确保输电线路检查全面、高效。

3无人机在输电线路巡检的应用

3.1无人机和地面工作站的功能

无人机巡检系统主要由无人机、信息采集设备、通信设备和地面工作站组成。它可以通过手动遥控控制飞行线路和停留位置，然后通过其信息采集设备采集传输线路的实际情况，完成信息采集后，通过通信设备将信息传输到工作站。无人机主要是在工作人员的操作背景下完成信息的获取，根据各种指令完成工作。无人机可以控制输电线路的绝缘子、夹具、导线、地线和塔架，并进行检查，查看是否有异物悬挂在输电线路上导致电线断裂或通过接触点的加热缺口掉落[2]。操作无人机的地面工作站主要任务是远程控制无人机并时刻保持与无人机的通信，引导无人机收集信息。地面工作站可以对无人机进行远程控制，这是无人机区别于其他巡检方式的功能特点之一。同时，地面工作站必须引导无人机使用空中设备多次采集信息，并确定采集信息的位置。同时，地面工作站必须确保始终在传输线上收集信息，以完成无人机巡检工作。

3.2输电线路测距中的应用

无人机在输电线路测距中的应用十分广泛。从理论上讲，传统的远程测距技术存在着测距范围小、精度低、不能适应特殊环境等缺陷。无人机输电线路测距能够很好地弥补了这些传统技术的缺陷和不足。无人机输电线路测距这一方式可以借助超声波设备从顶部测量传输线，显著的提高了传输线的精度和传输的效率。例如，中国河北北部电力公司使用无人机技术测量输电线路走廊下方的树木屏障对比经纬

3.3输电线路架设中的应用

在传统的输电线路施工过程中，主要采用人工架设，但这种方式的输电线路施工将消耗大量的劳动力成本，施工周期相对较长，线路施工风险相对较高。若能够在输电线路建设过程中合理运用无人机设备，就可以提高输电线路架设的质量、效率和安全性，减少对森林资源的破坏，进而为中国电网建设注入新的活力。无人机在输电线路架设放线中的应用方案主要包括如下几个流程：

3.3.1施工准备

输电线路运维检修前的准备工作。在启动主牵引绳之前，必须选择线路两端视野良好的开阔地面作为无人机的起飞点，并将牵引绳头放在无人机上。

3.3.2展开作业

在主拖缆部署期间，有必要进行施工耐张段的安装，并为无人机作业选择适当的运行时间，操作如下：无人机操作员必须停留在起始塔下方，远程检查无人机，以将牵引绳带到第一个基地塔的顶部，然后沿着输电线路的方向飞到下一个基地塔。在第二座基塔线路高空与操作人员确认后，可选择“抛绳”或通过预挂滑车飞至第三座基塔，作业完成后继续飞至第四座基塔，直到当天的任务完成。

3.4无人機的技术创新

无人机已被用于输电线路的巡查工作，但其某些功能仍需改进，且还能够开发更多的新的技术。比如创新无人机巡检技术，让无人机能够实现自主导航。无人机通过传输照片等信息的方式让地面工作人员发现输电线路本身的故障点，及时处理宽带和生产信息的传输问题，进而协调管理工作。创新无人机技术就要加强无人机的避障功能，在对输电线路进行巡检的过程中需要防止无人机撞击输电线路，避免对已经损坏的输电线路造成二次伤害[3]。创新无人机技术，保障无人机在极端恶劣天气中能够正常作业。部分输电线的巡检工作不得不在恶劣的环境中进行，因此需要重视在极端天气中无人机能否正常应用。为了优化无人机巡检系统，需要改进机身、自身重力和无人机旋翼等部位。创新无人机技术，要保障无人机能够进行实时巡检工作，并将信息及时传输给地面工作站。

结语：综上所述，无人机在输电线路中有许多应用方向，无论输电线路的运营类型如何，无人机都可以提高输电线路检查运营、施工运营和远程运营的质量、效率和安全性，确保输电线路正常运行，有效提高中国输电线路建设和检查的工作效率。

参考文献：

[1]邵瑰玮，刘壮，付晶，等.架空输电线路无人机巡检技术研究进展[J].高电压技术，2020，46（01）：14-22.

[2]梁华贵，孙建明，朱先启，等.基于无人机的输电线路运维检修一体化装置的研究与应用[J].电工技术，2019（18）：34-36.

[3]王焘荣.电力检修无人机避障策略研究[D].西南石油大学，2017.