配電網(wǎng)架空線中無人機(jī)巡視應(yīng)用分析

周辰峰

摘 要 在現(xiàn)代化進(jìn)程逐步推進(jìn)的趨勢(shì)下，對(duì)于電力資源的需求量也在明顯提升，這給電力企業(yè)帶來了新的挑戰(zhàn)。架空線作為配電網(wǎng)的主要組成部分，保障其良好的運(yùn)行效果，是提升供電服務(wù)質(zhì)量與水平的關(guān)鍵。為此，應(yīng)該不斷對(duì)其進(jìn)行巡視，以發(fā)現(xiàn)其中存在的主要問題，并及時(shí)通知檢修人員進(jìn)行解決，增強(qiáng)電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。無人機(jī)在架空線巡視中的運(yùn)用，能夠有效提升巡視工作效率，促進(jìn)各項(xiàng)工作有條不紊地實(shí)施。本文將對(duì)配電網(wǎng)架空線中無人機(jī)巡視的原則進(jìn)行分析，探索配電網(wǎng)架空線中無人機(jī)巡視應(yīng)用策略。

關(guān)鍵詞 配電網(wǎng);架空線;無人機(jī);巡視;應(yīng)用

由于配電網(wǎng)架空線的運(yùn)行環(huán)境較為復(fù)雜，在運(yùn)行中也會(huì)受到多種因素的影響，導(dǎo)致電力事故的發(fā)生，嚴(yán)重威脅人員安全和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。為此，應(yīng)該制定合理的巡視計(jì)劃，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中存在的異常問題，以增強(qiáng)其運(yùn)行可靠性。導(dǎo)線、避雷設(shè)備和絕緣子等在工作中會(huì)受到自然環(huán)境的影響，比如雷電、大風(fēng)和雨雪等，使其出現(xiàn)銹蝕、斷股等問題，配電網(wǎng)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)升高。在傳統(tǒng)巡視模式下，多采用人工巡視的方式，不僅工作效率較低，而且在巡視中存在諸多局限性，難以保障巡視的全面性。很多架空線中存在的問題未能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致重大電力事故的發(fā)生。而無人機(jī)在巡視工作中的應(yīng)用，則在一定程度上減輕了人員的工作壓力，能夠保障巡視的可靠性與全面性。

1配電網(wǎng)架空線中無人機(jī)巡視的原則

首先，應(yīng)該遵循日常巡視原則。在人巡的諸多盲區(qū)位置，應(yīng)該采用無人機(jī)開展巡視工作，包括了接地裝置、基礎(chǔ)、桿塔傾斜和導(dǎo)線等。在很多桿塔位置采用人工巡視具有較大的難度，包括了河網(wǎng)、山坡等，運(yùn)用無人機(jī)能夠有效降低巡視難度。而在市區(qū)和人口較為密集的區(qū)域，為了保障巡視的安全性，應(yīng)該將無人機(jī)巡視作為輔助手段[1]。其次，應(yīng)該遵循特殊巡視原則。特殊巡視包含的情況較多，比如漂浮物、山體滑坡、施工作業(yè)、防風(fēng)防汛、鳥害和違章建筑等。在查找配網(wǎng)桿塔瓷瓶雷擊點(diǎn)時(shí)，也應(yīng)該采用無人機(jī)巡視的方式。再次，應(yīng)該遵循單線路故障巡視原則。在此類情況下采用無人機(jī)巡視的方式，能夠有效提升巡視工作效率，保障路徑定位的高效性與準(zhǔn)確性。最后，還應(yīng)該遵循自然災(zāi)害巡視原則。自然災(zāi)害是影響配電網(wǎng)架空線的主要因素，也會(huì)導(dǎo)致重大電力事故的發(fā)生。當(dāng)巡視區(qū)域存在較大的自然災(zāi)害時(shí)，運(yùn)用無人機(jī)巡視能夠保障信息數(shù)據(jù)獲取的及時(shí)性，保障搶修工作的順利實(shí)施。搶修人員應(yīng)該根據(jù)無人機(jī)提供的數(shù)據(jù)信息制定搶修工作計(jì)劃，降低自然災(zāi)害的影響。

2配電網(wǎng)架空線中無人機(jī)巡視應(yīng)用策略

2.1 無人機(jī)巡視關(guān)鍵技術(shù)

多種關(guān)鍵技術(shù)在無人機(jī)中的應(yīng)用，是增強(qiáng)其巡視實(shí)際效果的基礎(chǔ)與前提，尤其是在長時(shí)間的巡視工作中，更應(yīng)該以強(qiáng)大的功能作為支撐。首先，無人機(jī)采用了飛行控制技術(shù)。配電網(wǎng)架空線的距離一般較長，通常會(huì)在20km以上，高壓配電線與公路之間也應(yīng)保持適當(dāng)?shù)木嚯x，通常會(huì)在10～30m之間，對(duì)于無人機(jī)的遙控距離提出了更高的要求。在應(yīng)用無人機(jī)的過程中，應(yīng)該對(duì)其線路桿塔自動(dòng)跟蹤功能進(jìn)行優(yōu)化，逐步完善GPS自主導(dǎo)航系統(tǒng)，保障巡視工作的自動(dòng)化，促進(jìn)架空線巡視工作效率的提升[2]。其次，無人機(jī)采用了穩(wěn)定飛行技術(shù)。為了能夠保障良好的拍攝畫面，為故障的分析與檢修提供可靠保障，應(yīng)該防止在飛行中出現(xiàn)嚴(yán)重的抖動(dòng)現(xiàn)象，無人機(jī)穩(wěn)定飛行技術(shù)的應(yīng)用則完美地解決了此類問題。攝像機(jī)、紅外熱成像攝影設(shè)備等安裝于無人機(jī)當(dāng)中，其較強(qiáng)的穩(wěn)定性能夠有效獲得較高分辨率的影像，同時(shí)保障拍攝工作的持續(xù)性，為故障檢修奠定了基礎(chǔ)。最后，無人機(jī)還采用了快速對(duì)焦成像技術(shù)與線路桿塔自動(dòng)跟蹤識(shí)別技術(shù)?？焖倨毓夤δ苁菙z像設(shè)備的主要特點(diǎn)，在巡視過程中與相應(yīng)的測(cè)繪技術(shù)進(jìn)行融合，能夠保障紅外線影像和各類圖像具有很高的分辨率，幫助電力工作人員對(duì)線路周圍環(huán)境和桿塔、線路實(shí)際情況進(jìn)行分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)配電網(wǎng)架空線在運(yùn)行中存在的主要問題與安全隱患。為了能夠促進(jìn)巡視工作效率的提升，還可以融合在線故障自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)，保障巡視工作的自動(dòng)化與智能化。

2.2 無人機(jī)飛行模式

在無人機(jī)巡視工作當(dāng)中，通常會(huì)受到自然環(huán)境和架空線路的影響，為了增強(qiáng)實(shí)際巡視效果，應(yīng)該使其保持相應(yīng)的距離。架空線的斜上方，是無人機(jī)飛行的主要線路方向，能夠保障其良好的飛行質(zhì)量。在應(yīng)用無人機(jī)時(shí)，應(yīng)該對(duì)其光學(xué)吊艙的掃描條件進(jìn)行優(yōu)化，使其在完成一次巡視后就能夠獲得高質(zhì)量的影像資料，促進(jìn)巡視工作效率的提升。在實(shí)際工作當(dāng)中，也會(huì)遇到較高的配電網(wǎng)架空線，此時(shí)飛行的視角和距離等都會(huì)阻礙吊艙的有效應(yīng)用，在一次巡視過后無法滿足故障檢測(cè)與分析的要求[3]。應(yīng)該在配電網(wǎng)架空線的兩側(cè)分別進(jìn)行一次巡視，保障數(shù)據(jù)資料獲取的全面性與真實(shí)性。

2.3 無人機(jī)通信系統(tǒng)中繼模式

直通方式在無人機(jī)的通信連接中較為常見，此類方式適用于地面測(cè)控車和無人機(jī)之間不存在障礙物的情況當(dāng)中，應(yīng)該確保兩者的距離合理。在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，主要是依靠無線連接的方式。無人機(jī)應(yīng)用于配電網(wǎng)架空線的巡視當(dāng)中，多種因素會(huì)對(duì)其飛行產(chǎn)生影響，包括了變頻、山峰、電磁和多徑等。為了能夠有效降低外界因素的干擾，應(yīng)該對(duì)其輻射距離進(jìn)行確定，為超視距巡檢工作奠定保障。無人機(jī)中繼轉(zhuǎn)發(fā)的形式因此得到廣泛應(yīng)用，其主要包括了空中轉(zhuǎn)發(fā)和地面轉(zhuǎn)發(fā)兩種不同形式[4]。在應(yīng)用空中轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，應(yīng)該將中繼飛機(jī)應(yīng)用于數(shù)據(jù)傳輸鏈當(dāng)中，能夠增強(qiáng)無人機(jī)巡視的靈活性，其相對(duì)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)也給后續(xù)維護(hù)工作提供了便利。當(dāng)巡視地區(qū)的環(huán)境較為復(fù)雜時(shí)，通常采用空中轉(zhuǎn)發(fā)模式，但是隨著無人機(jī)的增加，也會(huì)帶來較高的巡視成本。在高架桿塔當(dāng)中安裝設(shè)備的模式屬于地面轉(zhuǎn)發(fā)模式，能夠在一定程度上降低巡視成本，但是工作流程較為繁雜。當(dāng)桿塔數(shù)量較多時(shí)無疑會(huì)給工作人員帶來較大的工作壓力，在巡視過程中還應(yīng)該明確自然環(huán)境的實(shí)際狀況，在運(yùn)行維護(hù)方面也不夠方便。

2.4 無人機(jī)巡檢應(yīng)用模式

在對(duì)配電網(wǎng)架空線進(jìn)行巡視時(shí)，由于會(huì)遇到不同的地形地貌等，因此應(yīng)該保障中繼模式與無人機(jī)類型的多樣性，應(yīng)對(duì)各種情況的巡視要求。無人機(jī)巡檢應(yīng)用模式的類型較多，在實(shí)際工作當(dāng)中應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行有效選擇。當(dāng)?shù)孛鏈y(cè)控車和無人機(jī)的連接存在困難時(shí)，通常會(huì)采用中型無人機(jī)與地面中繼模式，能夠有效應(yīng)對(duì)無人機(jī)超出測(cè)控車監(jiān)控范圍和兩者之間存在障礙物等情況，增強(qiáng)巡視工作的實(shí)效性。中繼設(shè)備應(yīng)用于高架桿塔當(dāng)中，能夠向地面測(cè)控車傳輸相關(guān)巡視數(shù)據(jù)和圖像等，保障兩者之間的有效連接[5]。此外，無人機(jī)也能夠更加快速、高效地接收到地面測(cè)控車發(fā)出的指令，增強(qiáng)無人機(jī)飛行的可控性，保障線路巡視的良好效果。在很多巡視地區(qū)，由于中繼設(shè)備難以安裝在高架桿塔當(dāng)中，會(huì)對(duì)巡視數(shù)據(jù)的獲取產(chǎn)生較大影響。為了解決此類問題，應(yīng)該采用中型無人機(jī)與空中中繼模式，能夠?yàn)樾盘?hào)中轉(zhuǎn)提供保障。中繼飛機(jī)的應(yīng)用，能夠有效獲取無人機(jī)的紅外聲像圖和拍攝圖像，并與地面測(cè)控車進(jìn)行有效連接，保障兩者的有效連接。中繼飛機(jī)的應(yīng)用，也能夠有效獲取地面測(cè)控車的指令，為無人機(jī)的巡視飛行奠定基礎(chǔ)。此外，也可以應(yīng)用固定翼無人機(jī)替代中繼飛機(jī)，構(gòu)建中型無人機(jī)加固定翼機(jī)中繼模式。較強(qiáng)的抗風(fēng)性能和續(xù)航性能，是固定翼無人機(jī)的主要優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際應(yīng)用中相較于中繼飛機(jī)而言也能夠降低成本投入，其操作流程也不復(fù)雜，因此能夠促進(jìn)巡視工作效率的提升。當(dāng)?shù)孛鏈y(cè)控車與線路的距離較短時(shí)，通常會(huì)采用小型無人機(jī)加微型無人機(jī)模式，在應(yīng)用此模式時(shí)應(yīng)該確保兩者之間沒有障礙物的影響。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，由于測(cè)控車可以與無人機(jī)直接連接，因此能夠提升傳輸效率，保障測(cè)控車能夠及時(shí)獲取紅外遙測(cè)數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)等。在此類模式當(dāng)中，能夠有效增強(qiáng)巡視工作的靈活性。地面測(cè)控車的指令也能夠更加高效地傳輸至無人機(jī)當(dāng)中，增強(qiáng)對(duì)無人機(jī)飛行的控制[6]。固定翼無人機(jī)模式也是在巡視工作長一種常用的模式，尤其是當(dāng)自然災(zāi)害對(duì)巡視工作產(chǎn)生影響時(shí)，該模式能夠發(fā)揮較大的作用，為泥石流和水災(zāi)等災(zāi)害區(qū)的線路巡視提供保障。較快的飛行速度是固定翼無人機(jī)的主要優(yōu)勢(shì)，在巡視當(dāng)中可以大大拓展巡視范圍。

3結(jié)束語

在配電網(wǎng)架空線的巡視當(dāng)中，應(yīng)該應(yīng)用無人機(jī)逐漸替代人工巡視的方式，在促進(jìn)工作效率提升的同時(shí)，保障巡視數(shù)據(jù)獲取的全面性與真實(shí)性，防止巡視死角的存在。在實(shí)際工作當(dāng)中，運(yùn)用無人機(jī)巡視的模式較多，應(yīng)該對(duì)配電網(wǎng)架空線、周圍環(huán)境和巡視計(jì)劃等進(jìn)行分析，確定切實(shí)可行的巡視模式，實(shí)現(xiàn)資源的高效利用。這能夠?yàn)榫€路的檢修與維護(hù)提供可靠保障，防止配電網(wǎng)中發(fā)生重大電力事故。

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