無(wú)人機(jī)在輸電線路巡檢中的應(yīng)用

王 延 嚴(yán)寶龍

國(guó)網(wǎng)遼寧本溪供電公司

無(wú)人機(jī)在輸電線路巡檢中的應(yīng)用

王 延 嚴(yán)寶龍

國(guó)網(wǎng)遼寧本溪供電公司

近年來(lái)，電網(wǎng)規(guī)模迅速擴(kuò)大，電力設(shè)備不斷增加，在滿足電力市場(chǎng)需求的同時(shí)，對(duì)輸電線路的運(yùn)行方式也提出了更高要求。做好線路巡檢工作，對(duì)輸電線路的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，是確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，在輸電線路巡視中，引入無(wú)人機(jī)巡檢技術(shù)，能夠有效提升巡檢效率和巡檢質(zhì)量，減輕電力工作人員的負(fù)擔(dān)，應(yīng)該得到足夠的重視。

無(wú)人機(jī)；輸電線路巡檢；應(yīng)用

1 輸電線路巡檢現(xiàn)狀

目前輸電線路巡檢手段主要可分為人工線路巡檢、機(jī)器人線路巡檢、載人直升機(jī)線路巡檢和無(wú)人機(jī)線路巡檢4種方式?？紤]到輸電線路分布廣、地域環(huán)境惡劣、所處地形復(fù)雜等情況，采用人工巡檢方式，操作人員的作業(yè)條件艱苦且工作量大，特別是對(duì)于高遠(yuǎn)山區(qū)以及跨越江河或沙漠等輸電線路巡檢，人工巡檢方式面臨花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)、各種成本高、操作困難大、作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)高、工作強(qiáng)度大且巡檢效率低等諸多問(wèn)題，故此巡檢方式越來(lái)越不能滿足線路巡檢需求。機(jī)器人巡檢方式是針對(duì)高壓架空輸電線路的1種自動(dòng)化線路巡檢方式，雖然該巡檢方式巡檢精度高，但也面臨著巡線距離短、巡檢速度慢和難以跨越障礙等缺陷，限制了它的應(yīng)用范圍。載人直升機(jī)線路巡檢方式由于可通過(guò)直升機(jī)搭載成像設(shè)備，能夠?qū)旊娋€路拍攝圖像，具有較高的輸電線路巡檢效率，但投入成本大，需要大量的人力資源，管理及技術(shù)儲(chǔ)備復(fù)雜，因而載人直開(kāi)機(jī)巡檢方式?jīng)]能廣泛推廣使用。

無(wú)人機(jī)是一種利用無(wú)線遙控設(shè)備和機(jī)身自帶程序控制裝置操縱運(yùn)行的不載人飛機(jī)系統(tǒng)。由于無(wú)人機(jī)能夠攜帶圖像采集設(shè)備與信息傳輸設(shè)備，可將所采集的巡檢信息傳送到地面工作站。而電力系統(tǒng)常常存在高壓、偏遠(yuǎn)等情況，為了減輕操作人員工作量和危險(xiǎn)性，無(wú)人機(jī)逐漸得到了廣泛應(yīng)用。

2 無(wú)人機(jī)巡檢技術(shù)在輸電線路中的應(yīng)用

無(wú)人機(jī)巡檢技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效解決現(xiàn)有常規(guī)巡檢制度中存在的各種問(wèn)題，對(duì)線路的巡視過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化。從巡視方式看，通過(guò)無(wú)人機(jī)巡視，可以減少工作人員的負(fù)擔(dān)，提高輸電線路巡視的效率和質(zhì)量，對(duì)線路的運(yùn)行情況進(jìn)行準(zhǔn)確、全面地反映；從巡視制度看，無(wú)人機(jī)巡視與人工巡視的相互結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于輸電線路的狀態(tài)巡視，從而彌補(bǔ)由于統(tǒng)計(jì)錯(cuò)誤導(dǎo)致的線路巡視不到位問(wèn)題。不僅如此，在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的帶動(dòng)下，無(wú)人機(jī)的運(yùn)行成本將會(huì)不斷降低，無(wú)人機(jī)全線路日常巡視成本可能，能夠切實(shí)保證輸電線路的運(yùn)行安全。

2.1 實(shí)際應(yīng)用效果分析

輸電線路巡檢工作是一項(xiàng)精細(xì)化工作，由于一些重要的檢測(cè)對(duì)象體積較小，應(yīng)用紅外線就能進(jìn)行雙重的巡檢，其具有很強(qiáng)的操作任務(wù)難度。文章從四旋翼的無(wú)人機(jī)和遙控操作的直升機(jī)兩個(gè)方面分析其在輸電線路中的巡檢應(yīng)用效果。

2.1.1 無(wú)人操控直升機(jī)巡檢輸電線路分析

無(wú)人直升機(jī)巡線系統(tǒng)分為無(wú)人直升機(jī)平臺(tái)和檢測(cè)系統(tǒng)兩部分。其中，無(wú)人直升機(jī)平臺(tái)主要負(fù)責(zé)完成飛行任務(wù)，檢測(cè)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)完成輸電線路和桿塔的檢測(cè)工作，應(yīng)用的檢測(cè)系統(tǒng)主要有可見(jiàn)光和紅外相機(jī)對(duì)輸電線路和桿塔。從總體上看，無(wú)人駕駛飛機(jī)可以分為固定翼無(wú)人機(jī)、旋翼無(wú)人機(jī)、涵道式無(wú)人機(jī)。其中，固定翼無(wú)人機(jī)具有飛行速度快和路徑大的優(yōu)勢(shì)，但也具有飛行速度快帶來(lái)的飛行高度較高和承重能力較小等問(wèn)題。無(wú)人直升機(jī)雖然飛行速度不快，但是其飛行的穩(wěn)定性和懸停性能較高。機(jī)載檢測(cè)系統(tǒng)的核心是檢測(cè)控制計(jì)算機(jī)檢測(cè)終端為可見(jiàn)光相機(jī)和紅外熱像儀。在經(jīng)過(guò)試驗(yàn)之后選擇一段220kV的輸電線路，在輸電線路的80m之外，可以發(fā)現(xiàn)無(wú)人直升飛機(jī)會(huì)以每小時(shí)15km的速度沿著規(guī)定好的線路進(jìn)行飛行，遇到障礙物的時(shí)候會(huì)通過(guò)云臺(tái)來(lái)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)情況的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)桿塔由上到下的檢測(cè)。通過(guò)檢測(cè)圖像能夠發(fā)現(xiàn)設(shè)備是否存在制作上的物理缺陷、導(dǎo)線是否出現(xiàn)破損等。

2.1.2 四旋翼的無(wú)人機(jī)巡檢輸電線路分析

四旋翼無(wú)人機(jī)應(yīng)從飛行控制參數(shù)、飛行穩(wěn)定性、系統(tǒng)兼容性和完整性幾個(gè)方面都需要保證其滿足在電力巡檢中自身功能的需求，經(jīng)過(guò)綜合測(cè)試發(fā)現(xiàn)四旋翼無(wú)人機(jī)需要在40min以內(nèi)、3km的距離上進(jìn)行電力巡檢的效果最好。在這個(gè)距離和實(shí)踐的巡檢輸電線路能夠代替人工進(jìn)行輸電線路巡視工作，并且能夠在一些人員難以抵達(dá)的特殊地形上進(jìn)行安全到達(dá)，對(duì)特殊時(shí)期的危險(xiǎn)性高的任務(wù)進(jìn)行充分的執(zhí)行。四旋翼的無(wú)人機(jī)短距離的巡檢方案可以應(yīng)用人工控制和自主導(dǎo)航控制兩種模式。將四旋翼的無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)用在輸電線路巡檢中，能夠獲得良好的應(yīng)用效果。應(yīng)用無(wú)人機(jī)進(jìn)行高空巡檢工作能夠?qū)旊娋€路進(jìn)行全方位、多角度的檢查，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)輸電線路存在的故障，減少巡檢人員的高空作業(yè)和帶電作業(yè)，在減少巡檢工作人員工作強(qiáng)度的同時(shí)，在最大限度上減少巡檢工作中容易出現(xiàn)的安全隱患。

2.2 無(wú)人機(jī)技術(shù)的未來(lái)發(fā)展

在未來(lái)的發(fā)展中，無(wú)人機(jī)巡檢技術(shù)有著良好的發(fā)展前景，首先是性能的改進(jìn)，應(yīng)該進(jìn)一步提高無(wú)人機(jī)的續(xù)航能力，拓展巡檢范圍，同時(shí)提升無(wú)人機(jī)在惡劣氣象條件下的作業(yè)能力，保證無(wú)人機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性；其次是機(jī)型的改進(jìn)，需要針對(duì)無(wú)人機(jī)在線路走廊巡查、故障查找、線路缺陷分析等不同的方面，對(duì)無(wú)人機(jī)的機(jī)型進(jìn)行深入開(kāi)發(fā)和改進(jìn)，為一個(gè)班組配備多種不同型號(hào)的無(wú)人機(jī)，以適應(yīng)不同環(huán)境和不同任務(wù)的要求；然后，應(yīng)該對(duì)無(wú)人機(jī)的具體作業(yè)模式進(jìn)行深入分析和研發(fā)，確保其能夠真正實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化，在自動(dòng)控制、自主能源補(bǔ)給以及自主缺陷識(shí)別等方面取得更大的進(jìn)步。

結(jié)語(yǔ)

隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的日益成熟，無(wú)人機(jī)線路巡檢的優(yōu)越性將得到更加充分的體現(xiàn)，它的應(yīng)用將更加廣泛。通過(guò)融合模式識(shí)別、通信和電子等諸多技術(shù)，形成了有效的無(wú)人機(jī)巡檢系統(tǒng)，很大程度上降低了輸電線路巡檢人員的工作量，可快速且有效地對(duì)輸電線路進(jìn)行巡檢。隨著無(wú)人機(jī)路徑規(guī)劃、智能故障診斷及預(yù)測(cè)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)人機(jī)巡檢系統(tǒng)可進(jìn)一步提高巡檢質(zhì)量和智能化水平，增強(qiáng)電力自動(dòng)化能力。

[1]李明明，秦宇翔，李志學(xué).無(wú)人機(jī)在輸電線路巡檢中的應(yīng)用及發(fā)展前景 [J].電子制作，2014，(21)：61.

[2]諸葛葳.無(wú)人機(jī)巡檢輸電線路技術(shù)的應(yīng)用探析[J].科技經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)，2015，(05)：16.

王延，嚴(yán)寶龍，單位：國(guó)網(wǎng)遼寧本溪供電公司，省市：遼寧省本溪市，郵編：117000