配电网架空线中无人机巡线应用分析

吴张敏 蔡凝露

摘要：以往进行的配电网高架线人工巡检工作量大、条件艰苦，尤其是山区与江河区域的高架线巡检工作困难重重，而且巡检工作面临着各种危险。目前广泛应用无人机进行配电网高架线巡检，不但减轻了相关人员的劳动强度，而且降低了配电网高架线维护运行成本。

关键词：配电网;架空线;无人机巡线;应用

引言

电力能源随着国内经济的蓬勃发展需求越来越旺盛，社会的发展也离不开电力资源的支持，国家电网为了满足国内对电力越来越高的需求，就需要在电力线路和高电压、大容量方向上继续扩建。通常电力的产生，运送，分流和应用这些过程都是具有待续性的，同时具有瞬时性和连续性的特点。整个体系非常复杂，其中每一个关键的环节出现了问题患都会间接或直接的影响用户的电力供应和系统的供电安全，造成不可估量的经济损失并威胁生命财产安全。故障的事故位置难于第一时间确定，排查时间的加长都会影响故障本身的维护，时间越长，经济损失就越大，用电也就越不安全。无人机巡线技术的进一步应用也是保障供配电系统的可靠性，经济性的重要步骤，也提出了这些应用的更高要求。

一、无人机的优势

无人机是一种先进的无人驾驶自行飞行器。电力无人机配网巡线系统是一个非常复杂的集成系统，他集成了航空、电力，通信、地理信息系统等多个系统在内，涉及飞行器控制技术、机载遥测遥感技术、现代导航技术、数据链通讯技术、机体稳定控制技术、快速对焦摄像技术以及故障诊断等多个高精尖技术领域。现代的电力无人机具备爬升高、距离远、速度快和自动作业的功能，可以穿越很多复杂的障碍物对配电网进行迅速的巡线，可以对架空线的金具等各种器件进行全光谱的快速摄像和故障监测。

随着电子技术和无人机设计制造水平的逐步提高，机载设备的性能和功能将会越来越丰富和成熟，智能化程度会越来越高。无人机对配电网巡视是一种高效、智能的电力巡线模式。由于无人机飞行控控制操作过程简单可靠、运行稳定、经济性高、续航能力长、速度快等特点，由此可以预见，无人机在开展电力安全巡视工作时发挥的作用也将越来越大。

二、配网架空线路中无人机巡检主要技术

利用无人机实施配网架空线路巡检时，必须掌握下面的关键技术：

（一）掌握飞行控制技术

通常来说，配网架设线路较长，甚至达到100km，和交通主干道距离也在30km，对此其遥控距离也要遵循此标准，而且无人机也要安装GPS导航系统，以此来实现地理定位、线路动态控制等，以此来达到无人机线路巡检的高度自动化、智能化。

（二）必须掌握机体稳定技术

实际的无人机巡检过程中严禁抖动、不稳定等问题，对此应配设具备摄像功能的云台，配设可视化红外摄像设备，从而达到摄像的自动好娿控制，达到对杆塔、飞行等图像的高清晰度拍摄。

（三）高端的影像技术

要掌握杆塔的动态识别技术，能够及时地清晰成像，掌握高端的测绘控制摄像包括技术，确保能够高效地形成清晰、完善、高质量的杆塔、绝缘子以及附近环境等的图像，而且还要配设线路的故障判断与识别等技术。

三、配电网架空线中无人机巡线的应用分析

（一）无人机飞行模式

无人机在飞行中为了避免因为恶劣天气和其他环境下出现的垂直降落对配电高架线的损坏，无人机的飞行航线需要和高架线之间保持合适距离。

在考虑各种影响因素的前提下，无人机在巡检过程中在高架线斜上方飞行最佳。为了提高线路巡检的效率，当光学吊舱系统具备良好扫描视角时，无人机巡检可以单向飞行作业，也就是沿着高架线方向巡检1次即可。如果线路电压等级较高的情况下，无人机吊舱系统因为受到距离和飞行视角的影响，单向巡检无法满足质量要求，需要沿高架线两侧进行往返巡检作业。

（二）无人机中继通信

为克服地形阻挡、多径效应、频率选择性衰落和配网强电磁干扰等因素对无人机通讯链路的限制，研制了电力巡检无人机数据链路中继系统，为无人机电力巡检长距离、超视距飞行以及实时图传提供稳定信号通道支

持，保证无人机在巡检作业低空飞行时通信正常。通讯链路采用无线通信组网方式，图像遥测及遥控采用COFDM数字通信技术，使其具有较强的绕射能力和抗多路径干扰能力。无人机地空中继链路通信分为2种工作模式，即中继模式和无中继模式。中继模式下地面站与目标机通过中继机进行数据通信，无中继模式下地面站与目标机直接数据通信。2种模式可自动切换，以提高通讯质量。

（三）无人机线路巡检应用模式

将无人机运用于配网架空线巡检，最关键是要合理地搭配与组合各类型号无人机、中继模式与设备等，只要优化的组合才能确保适应复杂地形和地理条件的巡检。

（1）中型无人机组合地面中继模式。此组合一般是在无人机不能和车载设备直接连接条件下，也就是当无人机与地面测控车的距离超出了视线范围，或者双方中间存在障碍物的情况。无人机所得到的图像、遥测信号等借助无线链路来对应传递至杆塔中的中继设备，再对应把信号传输到地面测控车的终端设备，此时，测控车能够传出命令和信号，凭借塔架的中继装置向无人机传递信号，以此来操纵无人机的巡检作业。

（2）中型无人机组合空中中继模式。中型无人机组合空中中继模式能够有效地弥补地面中继模式实际运行中的弊端和弱点，将中继飞机配置于数据链路。其中无人机能够收到图像，和遥测信号，并将它们传输至中继飞机，再对应向地面测控车传递这些信号，地面车载终端也将传输命令，经中继飞机直达无人机终端，以此来达到无人机巡检的高效控制。

（3）中型无人机加固定翼机中继模式

在这种模式下中继飞机选择的是固定翼飞机，固定翼飞机具有续航时间久、抗风能力良好、运行成本低、飞行以及控制简单等优势，可以提高中级转发过程的灵活性。

（4）小型无人机组合微型无人机模式。此类组合方式一般用在线路巡查任务机距车载设备更近，同时，中间无任何阻拦性障碍物的情况，无人机一般凭借无线链路来达到和车载设备之间的通讯，二者之间能够进行数据、信息的传输，无人机和吊舱所得到的两组视频信号、遥测数据信息等会经历一个处理过程，也就是要经受无人机的压缩、调制，在此基础上再传输至车载终端，此时地面测控车的车载终端也将对应传出信息、数据以及指令信号，使其抵达无人机终端，从而达到对无人机的操作、控制。

（5）固定翼机模式

这种模式选择固定翼机具有防灾减灾和应急巡检的優势，利用固定翼机可以实现距离较远、范围较大的快速线路巡视。

结束语

总而言之，作为电网的重要组成部分，配电网的安全和稳定运行非常重要。配网的巡检的方式和巡检方案对于提高电网的供电可靠性，减少供电损耗，提高社会效益和经济效益都有着重大意义。随着电网的发展和巡检方式的与时俱进，新技术应用在电网检修方面也越来越多。为了适应新的发展趋势，要建立新的电力巡检方式和设计更适合的电网巡检模型，形成更综合、有效、直观的巡检方案，进而推出综合性的，面向用户级别的巡检系统的应用。

参考文献：

[1]何水通.配电网架空线中无人机巡视应用分析[J].精品，2019，000（012）：P.217-217.

[2]周辰峰.配电网架空线中无人机巡视应用分析[J].科学与信息化，2019，000（030）：P.9-9.

[3]王卫良.基于配电网架空线中无人机巡视应用分析[J].湖南农机，2019，046（010）：93-94，99.

[4]王卫良.基于配电网架空线中无人机巡视应用分析[J].时代农机，2019，v.46;No.324（10）：96-97+102.