無人機(jī)輸電線路巡線技術(shù)及其應(yīng)用分析

霍敏 張景沛 郝劍

摘要：伴隨社會的快速發(fā)展以及民眾日常生活水平的持續(xù)提升，社會對于電力的依賴程度逐漸提高，使得我國電網(wǎng)逐步擴(kuò)大了建設(shè)規(guī)模。在此背景下，我國輸電線路的巡線工作壓力有所提升。無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用能夠有效緩解巡線部門的工作壓力，可以幫助其順利完成部分危險(xiǎn)系數(shù)高的檢查項(xiàng)目。

關(guān)鍵詞：無人機(jī);輸電線路;巡線技術(shù)

1 當(dāng)前輸電線路巡視現(xiàn)狀

1.1 愈發(fā)復(fù)雜的巡視環(huán)境

如今我國的電力事業(yè)發(fā)展勢頭良好，覆蓋了我國大部分地區(qū)。然而需要注意的是，許多輸電線路分布于野外，有著極為復(fù)雜的地理環(huán)境以及惡劣的氣候。比如，我國西北多為丘陵和山地，大部分輸電線路都被敷設(shè)于這些地形頂部，同時大部分桿塔都被設(shè)置于無人區(qū)，這對于巡線人員而言，除了查找較為困難，還要面對各種惡劣氣候的威脅。以上愈發(fā)復(fù)雜的巡視環(huán)境往往會消耗大量物力、人力，且存在許多安全隱患。

1.2 較多的巡線內(nèi)容

在輸電線路的巡線工作中，通常包含了許多內(nèi)容，其也會涉及交廣的范圍，這使得人工巡線工作量越來越大，同時也需要巡線人員具備較高的綜合能力。

此項(xiàng)工作的主要內(nèi)容囊括了線路受環(huán)境的影響、回填土的下沉幅度、桿塔基礎(chǔ)狀況以及保護(hù)裝置老化的程度等;巡查附屬設(shè)備的主要工作內(nèi)容為在附屬設(shè)備中的巡視內(nèi)容包括各類防護(hù)裝置的運(yùn)行狀況、緊固件的腐蝕程度、警示標(biāo)志是否缺失以及監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等;巡視架空線路的環(huán)境時，其對應(yīng)內(nèi)容包括了地表的活動情況、線路與樹木和建筑安全距離、線路四周的地面沉降及其施工環(huán)境等。

2 常見的無人機(jī)輸電線路基礎(chǔ)巡線技術(shù)

在近些年，檢測領(lǐng)域逐漸對無人機(jī)技術(shù)加以應(yīng)用，這使得監(jiān)測遙感圖像更容易被獲得，同時促進(jìn)了檢測技術(shù)快速發(fā)展。當(dāng)前在輸電線路巡檢過程中，昀常用到的基礎(chǔ)技術(shù)包括：

2.1 多角度多光譜成像

AMTIS（機(jī)載多角度多光譜成像系統(tǒng)）的硬件功能可以有效得到自可見光至熱紅外共 3個波段的 9個角度相應(yīng)圖像，其屬于當(dāng)今唯一能夠得到多角度熱紅外圖像的主要設(shè)施。經(jīng)由拼接和采集圖像，對線路走廊三維地形、線路和物體距離圖、線下橫縱剖面圖以及正射影像圖等進(jìn)行查看，從而定位地理，對走廊實(shí)際狀況加以監(jiān)視，并且精準(zhǔn)定位危險(xiǎn)點(diǎn)以及各距離的量測。

2.2 激光振動

通過觀察振動頻譜，正常情況的中心頻率和已開裂絕緣子是不同的。例如借助拋物型的反射鏡把超聲發(fā)生器發(fā)出的超聲波對準(zhǔn)所檢測的絕緣子，引發(fā)微小的振動，隨后利用激光在此對準(zhǔn)所檢測的絕緣子，繼而按照反射信號頻譜對絕緣子是否開裂加以判定。

2.3 電子光學(xué)

因?yàn)樵诩芸蛰旊娋€路的相應(yīng)絕緣子串當(dāng)中，所有的絕緣子電壓并沒有均刀分布，其中與道線距離昀接近的絕緣子擁有昀大電壓。在零值絕緣子出現(xiàn)的時候，其將會沿著絕緣子串對應(yīng)電壓重新進(jìn)行分布，而此時與導(dǎo)線距離昀近的絕緣子相應(yīng)電壓會提升，從而使表面局部放電整體強(qiáng)度有所增加。此時結(jié)合其放電生成的光輻射自身強(qiáng)度，便能夠得到絕緣子串自身的絕緣性能。

2.4 紅外熱像儀

一旦線路接頭出現(xiàn)故障，便會增加接觸電阻，而在流過負(fù)荷電流的時候，將會使局部溫度上升，出現(xiàn)過熱的問題。此外，在絕緣子串一旦有低零值絕緣子出現(xiàn)，加之電壓運(yùn)行，同樣會引發(fā)過熱問題。上述故障點(diǎn)因?yàn)榫植堪l(fā)生過熱問題，將輻射出強(qiáng)于周邊設(shè)備的對應(yīng)紅外圖像，便可判斷出故障點(diǎn)。

3 無人機(jī)在輸電線路巡線方面的主要應(yīng)用途徑

從設(shè)計(jì)角度來看，無人機(jī)機(jī)身較小，能夠靈活運(yùn)動，在應(yīng)用于輸電線路巡線工作后，能夠使輸電線路整體巡線質(zhì)量及其管理工作的水準(zhǔn)得以有效提升，從而使經(jīng)濟(jì)效益以及社會效益實(shí)現(xiàn)昀大化。與此同時，將其應(yīng)用于查找輸電線路的故障點(diǎn)工作中，能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)由無人機(jī)巡檢輸電線路工作狀況，如此便可有效預(yù)防發(fā)生故障，并且能準(zhǔn)確、及時地查找到故障點(diǎn)實(shí)際位置。

3.1 采集圖片與影像將小型固定攝像機(jī)設(shè)置于無人機(jī)的吊艙當(dāng)中，能夠拍攝絕緣子串以及導(dǎo)線，此過程僅需要人為操控?zé)o人機(jī)，其便可以將相應(yīng)影像信息拍攝下來，隨后經(jīng)由數(shù)字轉(zhuǎn)化被有效保存，隨后工作人員便可以分析、判別線路實(shí)際狀況，進(jìn)而制定對應(yīng)方案。

3.2 采集與傳輸數(shù)據(jù)

在無人機(jī)巡視輸電線路的過程中，借助紅外熱像技術(shù)把信號傳送至地面的檢測屏幕上，便于技術(shù)人員可以對實(shí)時圖像以及影像信息進(jìn)行觀察、分析以及處理，隨后便可利用這部分信息對輸電線路所產(chǎn)生故障的部位進(jìn)行確定，而地面的工作人員就能夠針對性地展開維護(hù)、修復(fù)，這能夠使人為工作有效性以及精確性得到全面提升。

3.3 控制衛(wèi)星導(dǎo)航

當(dāng)前也能夠?qū)⑿l(wèi)星導(dǎo)航控制系統(tǒng)設(shè)置到無人機(jī)上，經(jīng)由自動調(diào)整地面匹配，可以實(shí)現(xiàn)對桿塔以及線路展開自動巡線，借助衛(wèi)星來及時劃定發(fā)生故障的設(shè)備以及線路，使技術(shù)隊(duì)伍的搜索更加方便。

3.4 應(yīng)用于常態(tài)化巡檢

若想確保電力管理工作得以被有效落實(shí)，電力部門必須合理制定檢查輸電線路的方案，重在預(yù)防，輔以治理。所以，應(yīng)該及時巡視輸電線路，從而及時預(yù)警潛在問題或者在第一時間發(fā)現(xiàn)已發(fā)生問題。如果巡線區(qū)域有著復(fù)雜的地理環(huán)境，使得認(rèn)為巡線難以進(jìn)行下去，就應(yīng)當(dāng)即使采用無人機(jī)巡線的方式，并且確保此類巡線實(shí)現(xiàn)常態(tài)化，隨后綜合分析巡視信息，并且對輸電線路工作狀況進(jìn)行全面掌握。

4 確保無人機(jī)在輸電線路巡線方面得以順利應(yīng)用的保障措施

4.1 和有關(guān)先進(jìn)技術(shù)全面結(jié)合

在日常輸電線路的巡線過程中應(yīng)用無人機(jī)技術(shù)，除了要對傳統(tǒng)的人為巡線模式進(jìn)行替代，還應(yīng)該在科技水平持續(xù)提升的過程中和先進(jìn)的計(jì)算機(jī)、數(shù)字化以及大數(shù)據(jù)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)有效結(jié)合，可以使智能輸電線路的巡線得以實(shí)現(xiàn)，從而推動我國電力行業(yè)健康、快速發(fā)展。

4.2 大力培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)的人才

對于無人機(jī)輸電系統(tǒng)的巡線工作而言，其核心便在于確保擁有無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用的相應(yīng)人才，這主要是因?yàn)槠涑藨?yīng)該使無人機(jī)操控得以被有效實(shí)現(xiàn)，同時還應(yīng)有效預(yù)判無人機(jī)巡視階段發(fā)生的各類問題，以便遠(yuǎn)程調(diào)整無人機(jī)的拍攝以及飛行狀況，保證其穩(wěn)定運(yùn)行。

4.3 打造專業(yè)電力巡視與調(diào)度團(tuán)隊(duì)

將無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用于輸電線路的巡線工作中，能夠及時巡查、檢測問題設(shè)備、線路，隨后向指揮中心傳送數(shù)據(jù)，并且按照無人機(jī)的巡線結(jié)果來調(diào)配人員，使之及時排除故障、解決問題。所以，這就需要有關(guān)部門必須打造出一支專業(yè)的電力巡視與調(diào)度團(tuán)隊(duì)，實(shí)現(xiàn)對線路的及時養(yǎng)護(hù)。

4.4 保證無人機(jī)自動跟蹤和穩(wěn)定攝像

無人機(jī)在巡線時，需要確保自動跟蹤線路桿塔、準(zhǔn)確控制其 GPS導(dǎo)航以及地理匹配等關(guān)鍵功能，以便使其在巡線過程中能夠按照轉(zhuǎn)角、線路走向以及海拔高度等實(shí)行自動跟蹤以及貼身巡線。保持無人機(jī)穩(wěn)定飛行，所裝載攝像云臺應(yīng)該具備良好的穩(wěn)定能力，并且配備紅外、可見的攝像裝置，確保穩(wěn)定攝像，且拍攝圖像具備較高的分辨率。

5 結(jié)論

總之，在科技水平持續(xù)提升的新時期，先進(jìn)的無人機(jī)技術(shù)能夠在很大程度上代表我國科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步。總體來看，無人機(jī)擁有較小的體型，運(yùn)用起來便捷、靈活，其實(shí)用價(jià)值極大。因此，電力企業(yè)越來越多地借助無人機(jī)技術(shù)巡視輸電線路，其能夠精準(zhǔn)查找到故障點(diǎn)，不會受到較大應(yīng)用限制和影響。

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