無人機(jī)在輸電線路巡檢中的應(yīng)用

梁宇恒

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司中山供電局，廣東 中山 528400）

0 引 言

輸電線路巡檢是保障電網(wǎng)安全運(yùn)行的重要方式，隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展，輸電線路所經(jīng)過區(qū)域的不斷擴(kuò)大，如何保證輸電線路的安全、穩(wěn)定運(yùn)行已經(jīng)成為一個(gè)重要的問題。以往傳統(tǒng)人工登塔的巡查方法，不僅工作量大，而且運(yùn)行的時(shí)間比較長(zhǎng)，無法提高實(shí)際巡查效率，特別是在對(duì)一些復(fù)雜區(qū)域進(jìn)行巡查的過程中，還會(huì)面臨生命安全威協(xié)。無人機(jī)的使用，提高了輸電線路巡視工作的效率，保證了巡視人員的安全。

1 輸電線路巡檢技術(shù)概述

1.1 輸電線路巡檢的重要性

輸電線路是電力系統(tǒng)的重要組成部分。因?yàn)檩旊娋€路的運(yùn)行環(huán)境比較惡劣，建設(shè)區(qū)域內(nèi)的地形地貌也比較復(fù)雜，線路運(yùn)行中不但要承受正常的機(jī)械載荷和電力負(fù)荷的內(nèi)部壓力，還要經(jīng)受雷擊、強(qiáng)風(fēng)、污穢、滑坡及鳥害等外界侵害，這些情況將會(huì)使線路上的各個(gè)元件老化。因此，一旦在安全巡查的過程中沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)線路存在的問題，就會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量產(chǎn)生影響。通過對(duì)輸電線路的巡視檢查來了解線路的運(yùn)行狀況及周圍環(huán)境的變化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷和隱患，從而預(yù)防事故發(fā)生，保證線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行[1]。

1.2 輸電線路巡檢發(fā)展方式

通過對(duì)輸電路線的定期巡視檢查，隨時(shí)掌握輸電線路的運(yùn)行情況、線路周圍環(huán)境和保護(hù)區(qū)變化的情況，但隨著電網(wǎng)的發(fā)展，輸電線路長(zhǎng)度的不斷增加，線路巡視已成為一項(xiàng)繁重的日常工作。以筆者班組管轄中山市南部地區(qū)電網(wǎng)為例，主要承擔(dān)三鄉(xiāng)鎮(zhèn)、坦洲鎮(zhèn)、神灣鎮(zhèn)、五桂山鎮(zhèn)的供電任務(wù)，并擔(dān)負(fù)著珠海市、澳門地區(qū)電力外送任務(wù)。目前，班組管轄線路38條，總長(zhǎng)約363.36 km，桿塔1 201座，任務(wù)艱巨。同時(shí)，班組運(yùn)維人員數(shù)量不變，再加上所管轄其他設(shè)備的巡視驗(yàn)收、日常檢修、消缺、防外力破壞等工作壓力的不斷增大，使得人工巡檢不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作條件艱苦，而且工作效率也不高。傳統(tǒng)的人工巡檢方式，一名巡線人員一天一般只能檢查5～6座桿塔，如果遇到地形復(fù)雜或惡劣天氣，巡視桿塔數(shù)則會(huì)更少，而使用無人機(jī)只需10多分鐘便可完成一座塔的檢查，大大提高了工作效率。

1.3 無人機(jī)輸電線路巡檢

輸電線路中采用無人機(jī)巡視，有著傳統(tǒng)巡線方式無法比擬的優(yōu)勢(shì)。第一，不受外界環(huán)境因素的影響和制約。由于很多線路都建設(shè)在室外環(huán)境，一旦遇上大雨和暴雪等天氣，工作人員將無法完成安全巡視工作，而使用無人飛行機(jī)設(shè)備，就可以避免這些不利的因素，減少因安全巡視工作而造成的意外和傷害問題。第二，無人機(jī)的靈活性。利用無人機(jī)通過多角度不同的位置的觀察，就可以發(fā)現(xiàn)線路中存在的缺陷、隱患。第三，是無人機(jī)具有作業(yè)速度快、測(cè)量數(shù)據(jù)量大、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。第四，無人機(jī)與各種可見光和紅外測(cè)溫設(shè)備搭配進(jìn)行巡檢任務(wù)，可以全面了解輸電線路運(yùn)行情況。通過無人機(jī)對(duì)輸電線路拍攝出來的影像圖片，可以對(duì)輸電線路存在的缺陷問題進(jìn)行及時(shí)的發(fā)現(xiàn)和解決，如圖1所示。第五，無人機(jī)巡檢可以降低巡檢成本，最大限度地減少線路故障造成的損失，保障輸電線路的正常運(yùn)行。因此，無人機(jī)非常受電力系統(tǒng)的歡迎[2]。

圖1 無人機(jī)與人工拍照的效果對(duì)比圖

2 現(xiàn)階段輸電線路巡視檢查的主要內(nèi)容

（1）線路本體的安全巡查。在安全巡查時(shí)，主要的工作內(nèi)容有地面的巡查和基面的巡查等，還包括了桿塔的巡查，要對(duì)桿塔的損壞情況進(jìn)行檢查，還要對(duì)倒塌等問題進(jìn)行巡視。在檢查接地裝置時(shí)，要對(duì)斷裂和銹蝕等問題進(jìn)行發(fā)現(xiàn)，還要觀察是否存在螺栓的脫落和接地帶的丟失及外漏現(xiàn)象。在進(jìn)行拉線及基礎(chǔ)檢查時(shí)，要對(duì)金具的拆卸、拉線棒的銹蝕或蝕損，以及拉線的松弛、斷股等現(xiàn)象進(jìn)行巡查。在檢查絕緣子的過程中，如果存在傘群的破損和污穢等問題，還有放電痕跡和鋼帽的破損等現(xiàn)象，也要進(jìn)行記錄。在檢查線路時(shí)，還要檢查導(dǎo)線和地線等，要檢查是否存在斷裂和燒毀等問題，以及構(gòu)件的磨損情況。

（2）在巡查附屬設(shè)施時(shí)，要觀察防雷裝置是否存在避雷器的動(dòng)作異常，以及計(jì)數(shù)器的破損和變形等問題，還要對(duì)防鳥裝置的破損和螺栓的脫落等問題進(jìn)行觀察。對(duì)于各種類型的監(jiān)測(cè)裝置，如果存在裝置缺失和功能失效的情況，也會(huì)影響線路的正常運(yùn)行。此外，還要對(duì)線路的標(biāo)識(shí)進(jìn)行檢查，確保標(biāo)識(shí)的清晰。

（3）在進(jìn)行線路環(huán)境通道安全巡查時(shí)，要對(duì)線路和其他建筑物以及樹木的距離進(jìn)行監(jiān)測(cè)，還要觀察線路附近的作業(yè)情況，如果附近存在易燃易爆物，也會(huì)降低線路的運(yùn)行安全性。要對(duì)地面的裂縫情況進(jìn)行勘察，確保線路周邊的環(huán)境，符合運(yùn)行的要求。

3 無人機(jī)巡檢作業(yè)的“戰(zhàn)績(jī)”

自無人機(jī)引用班組使用后，無人機(jī)常常為班組立下汗馬功勞。在班組最近開展的一次人工日常巡視中，突然發(fā)現(xiàn)了一起110 kV線路耐張塔絕緣子掉串事件。該線路于2009年運(yùn)行，90%的桿塔都位于高山上，常年有大霧籠繞。事件發(fā)生后，通過利用無人機(jī)對(duì)該桿塔進(jìn)行全面評(píng)價(jià)，如圖2所示。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，該事故的直接原因是其直角掛板嚴(yán)重銹蝕受力拉斷，導(dǎo)致掉串，其他金具也銹蝕得非常嚴(yán)重。隨后又對(duì)該線路其余桿塔進(jìn)行全面評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)位于高山上14基桿塔的直角掛板也存在嚴(yán)重銹蝕。如果按照以往的人工登檢方式，往往需要4天才能完成，但這次通過利用無人機(jī)查找問題，時(shí)間縮短了2天，給搶修消缺工作帶來了先機(jī)。在這種高山峻嶺、人煙稀少等人工難以巡視的區(qū)域，更能顯出無人機(jī)的優(yōu)越性[3]。

圖2 通過無人機(jī)拍照?qǐng)D片快速評(píng)估現(xiàn)場(chǎng)狀況

4 無人機(jī)在輸電線路巡檢應(yīng)用、技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)

4.1 無人機(jī)巡檢應(yīng)用的趨勢(shì)

網(wǎng)、省公司越來越注重對(duì)無人機(jī)設(shè)備的應(yīng)用，這種巡視方法的技術(shù)含量比較高，已經(jīng)在各個(gè)地市供電局的輸電線路中得到成熟的應(yīng)用。無人機(jī)設(shè)備的加入，將會(huì)使?fàn)顟B(tài)巡視這一制度內(nèi)容更加的合理。如圖3所示，無人機(jī)設(shè)備在應(yīng)用時(shí)，可以作用于故障發(fā)生率較低的線路中。由于無人機(jī)設(shè)備在應(yīng)用的過程中，建設(shè)成本低，在對(duì)一些故障問題比較少的線路進(jìn)行巡查時(shí)，可以安排少量的人員控制設(shè)備進(jìn)行巡視。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)設(shè)備的運(yùn)行成本足夠低時(shí)，為了保障輸電性能的可靠性，甚至可以安排無人機(jī)設(shè)備進(jìn)行全部線路的周期巡查。

圖3 無人機(jī)精細(xì)化巡視已納入部門生產(chǎn)工作計(jì)劃

4.2 無人機(jī)巡檢技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)

隨著各種新型技術(shù)的不斷問世，無人機(jī)技術(shù)在應(yīng)用時(shí)將會(huì)具備更多的優(yōu)勢(shì)。在輸電線路安全巡查工作中，無人機(jī)技術(shù)將會(huì)發(fā)揮更大的作用。這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展前景，主要是向著智能化的方向發(fā)展。對(duì)于無人機(jī)設(shè)備的飛行模式，在改造時(shí)應(yīng)該加大對(duì)無人機(jī)的電動(dòng)固定翼、導(dǎo)航方式等方面的研究和開發(fā)。在改進(jìn)設(shè)備的航攝功能的過程中，需要進(jìn)一步對(duì)全自控系統(tǒng)以及缺陷識(shí)別等功能進(jìn)行開發(fā)，從而提高設(shè)備的技術(shù)應(yīng)用含量和工作效率。此外，需發(fā)揮多功能設(shè)備之間的互補(bǔ)應(yīng)用。

5 結(jié) 論

輸電線路巡查工作在開展的過程中，會(huì)耗費(fèi)大量人力及物力資源，并且對(duì)工作的要求比較高。如果在開展工作的過程中，工作人員出現(xiàn)操作失誤的情況，就會(huì)降低巡查工作質(zhì)量。應(yīng)該制定科學(xué)合理的巡視制度，對(duì)各項(xiàng)行為進(jìn)行約束，提高工作質(zhì)量和效率。在進(jìn)行輸電線路安全巡視中，采用無人機(jī)技術(shù)，不僅可以降低工作成本，節(jié)省工作的時(shí)間，而且能保證巡視人員的安全。因此，在未來的線路巡視工作開展中，需加大無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用。