架空输电线路无人机运维巡检技术分析

李俊雄

（锡矿山闪星锑业有限责任公司，湖南 娄底 417502）

0 引言

当前，科技水平不断提升，为了保证电力输送的质量，需要落实运维、检修工作，而在架空输电线路中，存在检查不全面的问题，先前的运维检修手段无法匹配现代架空输电线路的需求。如今无人机技术快速进步，将无人机投入在线路的运维、巡检工作中，故障巡检准确率大幅提升，推动用电系统发展逐渐趋于智能化水平。

1 无人机的运维巡检技术应用优势

无人机中包含飞行控制系统，且无人机平台的内部含有分系统，由诸多计算机核心组件共同构成。在整个架空输电线路处，巡检作业阶段引进无人机技术，通过飞行控制器计算机，建立了双余度结构，从而实现复杂结构的合理简化，在输电线路中执行巡检处理操作时，能够实现主从机控制，极大地减少系统出现故障的可能性[1]。无人机巡检技术的运用，切实减少了带电作业的次数，利用远距离控制手段，能够从高空对设备、线路落实检查，为检修人员带来可靠的数据信息，方便展开维护修理工作，此外还能做到定点悬停，检测线路金具等某部位状况，巡检效果趋于优良。通过在复杂的架空输电线路巡检、运维环节引进无人机技术，可见其优势众多。无人机的运维巡检技术应用优势如表1 所示。

表1 无人机的运维巡检技术应用优势

2 基于架空输电线路分析无人机运维巡检关键技术

2.1 自主巡检

纵观早些阶段的无人机应用情况，在架空输电线路方面，当展开运维、巡检作业时，地面上的相关工作人员通过远程的操控技术使用无人机，负责远距离控制的人员意识、技能都应足够强，需要这些操控人员的技术水平过关。由于巡检阶段存在不稳定性，为了使无人机巡视检查输电线路过程足够可靠，自主巡检技术的拓展应用极具必要，此技术在电力领域获得了广泛应用，所用技术分成2 种，一方面为激光雷达技术，字母表达为LiDAR，一方面为实时动态的高精度定位技术，字母表达为RTK。LiDAR 技术投入应用后，能够对架空输电线路的相关信息实现短时间内获取，其中运用三维点云数据，能够对飞行线路进行部署，针对无人机的姿态信息，结合飞行状态参数等，保证巡航、运维检修更自主。RTK 投入应用后，分别运用基准站、流动站的方式，实现差分定位，无人机通过应用此种技术，当需要对架空输电线路实现运维、巡检时，将会由于基站距离而受到约束作用，对此，基站建立数量要增加，保证信息传输趋于稳定性、安全性，促进无人机实现自主巡检。

2.2 缺陷识别与故障定位

从架空输电线路平时的运行情况来看，常常由于一部分因素干扰而出现故障问题，此问题出现后需要使用无人机，联系当前运用其他装置的情况，短时间内掌握、分析、评判线路的故障情况。与此同时，无人机处于飞行状态时，需要全面考虑检修人员的有关信息，遇到故障现象时，能迅速灵活反应，缩小故障的一次范围。利用无人机展开运维、巡检时，面对架空输电线路，应有效识别缺陷，缺陷部位较多，如水泥电杆金具、输电线路等，如果检查这些装置，无人机发挥识别功能，找到其中大概率出现的缺陷，例如，绝缘子运行时间过长出现破裂接地的现象[2]。

2.3 作业安全管控

无人机设备投入在巡线工作中，参与架空输电线路的检修、运维处理工作时，飞行阶段为避免“黑飞”问题出现，需要搭配安装飞行数据记录装置。此种装置相对比较独立，对飞行数据进行全面记录，并且不允许人为改动。在飞行数据中，涉及地点、时间等，借助GPS 等技术，能够有效记录具体的飞行路径，借助数据传输功能，发挥实时性传递无人机数据，从而到达地面监控平台，与此同时，为了确保无人机在飞行过程中能够安全飞行，需要设立安全监控，飞行数据大量记录，允许的飞行数据也在增加，当两者出现明显的不同时，将会出现警报信息，从而对整个作业过程发挥监控功效。在无人机巡检部分中，监测应全面，包含对天气环境的合理监测，同时能够检测巡检区域的地理信息，具体巡检过程中涉及山上作业，若人为巡检通过目测的方式无法得到准确的效果，而利用无人机能够对架空输电线路跨越等有效把握，方便查找接地问题，减少人力投入。

3 运维巡检无人机的应用

输电线路采取无人机巡检、运维处理，促进电力系统趋于智能化，为线路相关故障问题提供了高效检查、处理路径，不仅可以减少有关人员的防护工作量，还能减少不良风险出现。当前，运维巡检无人机在电力方面中得到了大范围应用，为架空输电线路带来了技术支持。

3.1 正常巡视操作

在架空输电线路中，无人机技术在日常巡视工作中发挥了重要的作用，相比较人工巡视的模式，此种方式延长了巡视周期，应用无人机期间相关人员应制定完善的巡检计划，合理采用不同类型的无人机搭配应用，巡检输电线路附近的环境，检测线路交叉的状况，当展开山区巡检工作时，有效节省了人工力量，通过无人机便能开展巡检，明确电杆信息，若输电线路存在较大的档距，通过无人机来依据起落点展开输电线路的距离测量。

3.2 巡检图像智能化处理

巡检图像的智能化处理，其融入了人工智能深度学习技术实现了图像的高效处理，面对大量的巡检数据，短时间内便能重命名，并全面整理数据、智能化预测缺陷问题。巡检图像的处理环节步骤清晰，一方面，整理数据时期，整理中涉及数据到线路、电杆等对应，还要整理文件夹、图像的重命名。另一方面，数据处理上云，促进数据趋于智能化、标准化。

3.3 故障快速查验

在无人机设备中，安装相机零件，便于在巡检环节实现图像的拍摄、存储，通过收集的信息数据，有关工作人员能够分析并确定输电线路中出现的问题以及故障程度。无人机应用时，搭配应用红外仪，在山上进行巡线工作时，能够对附近的环境温度足够敏感，对于发热不正常的部分，通过测温比较，能够深层研究光谱图像，找出线路中出现的不良缺陷问题。当无人机和其他类型的设备有效结合时，能够发挥监测功效，方便有关人员掌握线路、水泥电杆的详细运转信息。

3.4 带电跨越架线施工

无人机投入应用后，能够提升物体，实现绳索牵引，例如，对于新架设的架空线路开展施工工作，或者基于导地线的跨越带电线路，执行检修更换工作时，当面临带电封网环节，借助无人机设备，对小号的绝缘绳进行牵引，以小号绝缘绳为基础，对中号绝缘绳发挥牵引作用，从而合理布设绝缘网。当封网设备牵引期间，同导地线避开，防止产生被跨越带电线路的损伤现象，为稳定供应电量带来了支持。

3.5 智能操纵终端APP

通过应用智能操控终端，无人机投入使用后能够顺应现实规划，实现自主巡视。另外，在无人机自主飞行阶段，要根据现实拍摄角度、高程等信息，对于前方的目标输电线路，拍摄工作会连续进行，基本上飞行环节不会受到熟练水平的干扰，飞向操作相对简单，同时也明显提升了输电线路巡视飞行过程的稳定性。通常来讲，分析整个智能操作终端，其中不仅能够完成通道的巡视内容，还能全景化采集、精细化巡视。精细化巡视部分中，无人机的定位功能之所以能够精准，主要由于无人机利用了RTK 组件，精准效果能达到厘米水平，同时此部分中应用了有效的学习模块，当实行学习模式时，整体飞行记录被规范记载下来，当后续的任务基本类型相同，便能以自动状态发展巡视操作。另外，基于巡视模块，控制操作中带有极强的自动性，进而整体收集环境信息。有关人员执行相关作业前，为飞行任务制定清晰的路线规划，从而录入准确的起飞点信息，此时软件发挥自动功能，航线高度出现。

3.6 影像数据处理

结合图像数据智能化，数据智能化处理包含的数据类型为两种，一种为光学影像类型，一种为激光雷法点云类型。通过应用红外影像数据，由于其分辨率相对偏低，应用频率并不高。根据当前电力线路巡检作业特点，光影像目标检测的方式属于主要应用方式，但是，如果仅仅利用单一的图像目标检测技术，通过观测获取的缺陷量局面，无法全面包含缺陷。有关人员在无人机运维巡检中引进深度学习技术检测方式，整体准确率提升，然而，需要诸多数据支持。结合激光雷达数据的处理，本项技术较为成熟，大多运用在三维重建云数据方面。

3.7 辅助维护操作

从先前运用的维护修理方法来看，需要相关人员到顶部去，逐步移动从而进入维修范围，整体效率偏低。电力领域运行检查不断发展，无人机运维巡检逐渐推广，有效完善了先前维护修理方式的不足。利用无人机实现辅助维护修理，能够进行电力检查、处理山区树木生长过高接地等现象。在电力系统逐渐推行无人机的辅助维护技术，能够促进无人机运行更加稳定，达到输电线路的应用需求。

3.8 新线路建设勘查

为了保证输电线路建设达到标准，要预先展开周密的勘查工作，此环节很容易受到天气因素影响，或者由于相关人员专业能力不足，致使得到的数据结果不够准确。所以，可以运用无人机设备，与人工力量相结合，针对输电线路执行普查工作，规范采取航拍手段，对相关建设通道展开细致排查，探寻树障情况，了解周边环境特征，提升信息采集工作的准确性，为后续线路的稳定运行提供保障。

4 应用无人机开展运维巡检工作相关注意事项

4.1 保证无人机自身状态良好，选择适合的飞行环境

巡检作业落实期间，工作人员需要检查无人机的状态，保证各方面无问题。若其运行状态不满足条件，会严重干扰飞行的速度水平，无人机也不能在规定的高度上飞行，最终导致巡检工作无法正常开展[3]。巡检阶段中，工作人员需要多留意无人机运行信息，对此运维巡检无人机的技术要求，及时处理状态问题。表2 为运维、巡检无人机的技术要求。

表2 运维巡检无人机的技术要求

当对架空输电线路展开运维、巡检工作时，工作人员有必要选择适宜飞行的环境。无人机飞行期间的环境因素会受到地形的影响，也就是说与地形的复杂程度相关。当执行巡检作业内容期间，线路巡检作业处于山区，现场中生长着诸多树木。因此，当巡检输电线路开展期间，工作人员巡视周围，利用无人机进行线路通道拍摄，以便于第一时间察觉阻碍线路运行的超高树木，与此同时，还要提前了解天气信息，雨天时展开线路巡检工作，若无明显的隐患点，需要对耐张杆跳线解开操作，采取分段处理方式。

4.2 加强防护，优化飞行路线

巡检工作应遵循安全理念，有关工作人员需要根据安全要求完善防护举措，作业环节需要配备防护用品，比如，绝缘服、防护服等。与此同时，对于使用中的无人机，需要加强固定保护，无人机应用期间遇到了故障，需要第一时间找到专业人员处理、维修，防止事故问题影响其他方面。针对架空输电线路，当展开巡线作业，需要工作人员提前设计、规划路线，以便于促进巡查工作顺利推进，通过科学化设计路线，明确飞行的方向，保证与路线距离处于合理范围内。巡检路线的设定应从多维度出发，如地形地貌、天气条件，以免影响巡检工作的正常开展[4]。

4.3 完善巡检方式，强化部门沟通

相关人员需要巡检架空输电线路时，不能脱离巡线需求，从而准确确定巡线方案，作业期间顺着计划指导展开巡线处理，待作业结束后，还要整合问题并分析其中因素，从而针对性落实维护、保养举措。巡检输电线路时，工作人员之间要多进行交流，实现协同工作，促进巡检内容有条不紊地进行。在巡检工作中，如果遇到不符合正常标准的情况，需要第一时间将信息反馈到相关领域。

5 结语

通过上述分析可知，电力领域正在快速发展，架空输电线路的运检工作逐渐成为重点作业内容，为了高效落实运维、检修工作，需要引进无人机，改善检查方式，扩展巡检覆盖面，有效匹配现代的架空输电线路现实需求，有关人员应充分应用现代化技术，准确躲避线路附近的障碍物，保证线路运行阶段足够稳定，形成可靠的电力供应体系。