无人机输电线路巡线技术及其应用

陈凤翔，杨 磊，谢 春，徐梁刚

（贵州电网有限责任公司输电运行检修分公司，贵州 贵阳550000）

现阶段，我国社会经济正在快速发展，人们的物质生活水平越来越高，国家社会以及人们对电力的需求也越来越高，因此我国电网正在不断扩大建设规模，而输电线路只有正常安全稳定运行才能够满足国家社会和人们对电力的多元化需求，然而这样会在很大程度上增加输电线路的巡线工作压力。在输电线路巡线工作中应用无人机技术，充分发挥无人机技术的作用，降低输电线路巡线技术的工作压力，还能够帮助工作人员完成危险系数比较高的检查环节。

1 当前输电线路巡视现状

1.1 愈发复杂的巡视环境

我国的电力事业正在可持续稳定发展之中，已经覆盖了我国大部分的地区，但是很多输电线路交叉分布在野外，这些地方气候不稳定且比较恶劣，地理环境也复杂多变。例如，我国西北地区多为山地和丘陵，人烟稀少，很多的输电线路都架设在山地和丘陵的顶部，大多数的杆塔还被建设在了无人区，这样不仅会增加巡线工作人员的查找和检查难度，还要面临复杂的环境和恶劣的气候。这种复杂的查找和检查环境会增加大量的人力和物力成本，还会存在很多的安全隐患，威胁着巡线工作人员的生命安全。

1.2 较多的巡线内容

在实际输电线路巡线工作的时候，巡线工作人员的工作内容比较多，涉及的巡线范围也比较广，在很大程度上增加了巡线工作人员的工作量，而且巡线工作对工作人员的要求比较高，需要其具备较高的综合能力。巡线工作的主要内容有查看线路的受损情况、回填土的下沉幅度、杆塔基础情况以及保护装置的老化程度等等；检查附属设备工作的主要内容有每一个防护装置的运行情况、紧固件的腐蚀情况、警示标志是否安在或者有无残缺、检测设备的运行情况等等；巡查架空线路工作的主要内容有地表实际的活动情况、架空线路和树木，以及建筑的距离情况、架空线路周边的地面沉降情况以及施工环境等等。

1.3 人工查找故障点存在的难度

首先，大多数的输电线路分布在野外，每个架线杆的距离非常远，那么在这种情况下，就需要巡线的工作人员根据输电线路的走向进行故障点的查找，这种方式的工作效率非常低，无法有效保证巡线工作人员的生命安全。其次，在以前巡线工作人员查找输电线路故障点的时候，通常情况是依托于望远镜、经纬仪，甚至是依靠肉眼来查找故障点及其故障范围，只有当输电线路有明显的故障点时，这种方式的查找效果还是很好的，但是一旦出现视距太远或者故障点并不明显、比较模糊的情况，这种方式就很难发现和找到故障点，降低了巡线工作人员查找的精准性，增加了及时查找和解决故障的难度。

2 常见无人机输电线路基础巡线技术

近几年来，无人机技术在检测领域逐渐被广泛应用，获取监测遥感图像更加方便快捷，而且还能够不断提升检测技术水平。在输电线路巡线过程中，最经常用到四种基础技术，分别是多角度多光谱成像、激光振动、电子光学以及红外热像仪。

2.1 多角度多光谱成像

机载多角度多光谱成像系统是截止到目前为止唯一一个能够获取多个波段多个角度的图像，还是一个可以获取红外热图像的系统，当对图像进行采集之后，可以对输电线路的实际运行情况、与周边建筑物的距离情况，以及周边地面情况进行全面详细的查看和了解，并分析出其地理位置，另外还可以对输电线路进行全方位检测，能够找到出现故障点和问题的具体位置，精准测量出各个故障点之间的距离。

2.2 激光振动

激光振动的频率不同，所代表的含义也是不同的，通常情况下中心频率和已经开裂的绝缘子频率是有差异的，要有效判断绝缘子是否开裂，可以应用激光振动进行判断。需要把超声发生器所产生的超声波反射到绝缘子上，此时会产生微小的振动，可以让激光对准绝缘子。最后根据反射信号频谱判断绝缘子是否开裂。

2.3 电子光学

在输电线路周边会设置绝缘子串，但是并没有对其进行均匀的设置，而且电压也是不一样的，与输电线路最接近的绝缘子电压是最大的。当绝缘子出现零值时，这些绝缘子的电压就会产生相应的变化，并充分分布，这时与输电线路最接近的绝缘子电压会有所上升，出现局部电压增强的情况，此时与放电生成的光辐射进行有效结合，就能够获取绝缘子串本身的绝缘性能。

2.4 红外热像仪

当输电线路中线路接头出现故障的时候，接触电阻会出现大幅度增加，当其流过负荷电流的时候，会导致局部温度的大幅度上升，从而出现过热的问题。另外，当绝缘子串一旦出现低零值绝缘子，再加上电压的正常运行，也会出现过热的问题。因为局部出现过热问题就会产生故障点，并辐射出强于周边设备的对应红外图像，此时可精准地查找出故障点。

3 无人机在输电线路巡线方面的主要应用途径

无人机的特点是机身比较小、灵活性比较高，应用在输电线路巡线工作中，不仅能够大幅度提升输电线路整体的巡线质量和效率，而且其管理工作水平也能得到进一步提升。另外，把无人机技术应用在查找输电线路的故障点工作中，能够密切关注输电线路的实际情况，进而可以有效防止输电线路发生故障，输电线路发生故障的时候，能够精准找出并定位故障点的实际位置。

3.1 采集图片和影像

在输电线路巡线工作过程中利用无人机，可以把小型摄像机固定在无人机的吊舱之中，拍摄绝缘子串以及导线，在这一过程中需要工作人员对无人机进行操控，及时地把相关的实际情况拍摄下来，当拍摄完毕之后巡线工作人员根据拍摄的图片或者影像所传达的信息进行分析和整理，进而正确判断输电线路的实际情况，制定针对性的策略和方案，最后把图片和影像进行处理并保存。

3.2 采集和传输数据

在应用无人机技术对输电线路进行巡线时，可以充分发挥红外热像技术的作用，把信号传输到地面的检测屏幕上，让工作人员实时对无人机穿过的地方进行观察，还可以及时对传输回来的图片和影像进行分析和处理，并根据分析和处理结果确定输电线路中发生故障点的具体位置，方便巡线工作人员对故障点进行维修，提高巡线人员的工作效率和质量，提升工作精准度，节约大量的时间，降低人力和物力成本。

3.3 控制卫星导航

目前，已经实现了在无人机中设置卫星导航控制系统，通过调配可以和地面检测屏幕进行连接，使无人机对输电线路及杆塔进行自动巡线，当发现输电线路故障点之后，可以通过卫星导航来规划最合理的维修路线，节省巡线工作人员的时间，准确定位出定位点。

3.4 应用于常态化巡检

要有效提升电力管理工作水平和效率，电力部门应制定科学合理且完善的输电线路巡检方案，把重点放在预防工作上，侧重点放在维修上。因此，电力部门应该要求巡线工作人员定期对输电线路进行巡检，及时发现问题并进行科学有效的预防处理，第一时间找出出现故障点的输电线路并进行有效地解决。当巡线区域的地理环境和气候比较恶劣复杂时，巡线工作人员没有办法正常进行工作，这时可以应用无人机技术代替工作人员的巡线工作，有效保证这种巡线方式实现常态化，然后根据巡线的相关信息进行综合的处理分析，全面详细地掌握和了解整个输电线路的实际运行情况。

3.5 应用于故障点查找

3.5.1 外力破坏

在输电线路遭遇强大的外力破坏，或者周边环境发生了巨大的变化时，需要应用无人机技术进行巡检。比如当发生雷电、暴雨、地震、泥石流等自然灾害，如果让巡线的工作人员对输电线路进行检查就会有很大的危险，威胁巡线工作人员的生命安全，而无人机技术就可以很好地代替巡线工作人员对输电线路进行检查和巡视。

3.5.2 诊断性检查输电线路

在应用无人机技术对输电线路实际的工作情况进行巡检的过程中，应该对输电线路正常安全稳定运行进行科学合理的预测，还要根据季节性变化以及周边环境的改变对输电线路进行有效的巡检工作。如果在巡检过程中发现问题，应立即巡检各大故障点，并把故障点的具体位置查找出来。根据故障点的实际情况，分析和查找故障点所发生问题的具体原因，还要全面了解故障点设施被破坏程度的实际情况，应用有效措施对故障点进行及时地维修或者替换故障设备，从而在最短时间内让线路恢复正常稳定的运行。

4 保证无人机技术在输电线路巡线方面得到顺利应用的有效措施

4.1 与相关的最新技术进行有效的结合

在输电线路巡线的时候应用无人机技术，不只是单纯地用无人机技术代替传统的工作人员巡线，更应该在科技水平不断提升的背景下，与最新的计算机、数字化以及大数据技术进行有效结合，使输电线路巡线工作越来越智能化，促进我国电力行业往更好的方向发展。

4.2 大力培养应用技术的人才

在输电线路巡线中要想充分发挥无人机技术的巨大作用，应大力培养无人机技术的应用型人才，科学合理地操控无人机，对无人机巡检过程中发生的各种问题进行精准判断，从而更好地对无人机拍摄以及飞行情况进行适当调整，保证无人机能够正常稳定工作。

4.3 打造专业电力巡视和调度团队

在输电线路巡线工作中应用无人机技术，可以避免气候和环境对巡线的干扰，及时发现有设备故障的输电线路，进而向地面检测屏幕传送相关的数据，然后根据无人机传送回来的具体位置调配巡线工作人员，及时对其进行维修和替换。因此，需要电力部门组建一支专业的电力巡视和调度团队，保证输电线路能够得到技术维护和维修。

4.4 保证无人机自动跟踪和稳定摄像

在应用无人技术对输电线路进行巡线的过程中，需要保证无人机的自动跟踪功能是完好的，使无人机在巡线时可以根据转角、输电线路走向以及海拔高度进行自动跟踪。此外要保证无人机飞行的稳定性，在无人机中安装的摄影设备应该具有良好的稳定功能，并配备红外、可见的摄像设备，进而有效保证摄像的稳定性，让拍摄的图片和影像更加清晰，具有很高的分辨率。

5 结束语

综上所述，无人机技术在输电线路巡线过程中发挥着非常重要的作用，且无人机体型小、灵活度高、实用价值比较大。因此在输电线路巡线过程中能够精准地找到故障点的具体位置，而且外界因素对无人机造成的影响比较小，可以不受气候和环境的干扰，进而推动电力行业可持续稳定发展。