無人機(jī)在輸電線路巡檢中的應(yīng)用

趙蓓

摘要：隨著無人機(jī)在電力巡檢領(lǐng)域應(yīng)用的逐步推廣，為電力企業(yè)在山區(qū)等地形復(fù)雜區(qū)域進(jìn)行巡檢提供了較大便利，為了提高輸電線路無人機(jī)巡檢的可靠性，提出輸電線路巡檢無人機(jī)安全距離確定方法。構(gòu)建輸電線路巡檢無人機(jī)安全距離信息采集的分布式傳感信息識別模型，實(shí)現(xiàn)對輸電線路巡檢無人機(jī)安全距離定位，構(gòu)建輸電線路巡檢無人機(jī)安全距離分布大數(shù)據(jù)模型，采用大數(shù)據(jù)多源信息融合和特征參數(shù)跟蹤識別方法，實(shí)現(xiàn)對輸電線路巡檢無人機(jī)安全距離的參數(shù)估計(jì)，根據(jù)數(shù)據(jù)估計(jì)結(jié)果，實(shí)現(xiàn)輸電線路巡檢無人機(jī)安全距離準(zhǔn)確定位。

關(guān)鍵詞：無人機(jī);輸電線路;線路巡檢

引言

近年來，輸電線路的運(yùn)維質(zhì)量直接關(guān)系到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，要提高電力系統(tǒng)可靠性，減少線路事故的發(fā)生，就必須清楚掌握線路的運(yùn)行狀況，按期進(jìn)行巡視與檢測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)線路缺陷和威脅線路安全的隱患。目前，輸電運(yùn)維工區(qū)多采用人工定期巡視的方法，頻繁的巡視工作消耗了大量的人力、物力、財(cái)力。此外，由于輸電線路距離長，天氣、交通環(huán)境等因素嚴(yán)重影響巡檢質(zhì)量，因此，傳統(tǒng)輸電線路巡檢方式已難以適應(yīng)電網(wǎng)發(fā)展需要。

1無人機(jī)在輸電線路巡檢的重要性

隨著輸電線路智能巡檢技術(shù)的發(fā)展，采用無人機(jī)和遠(yuǎn)程紅外跟蹤識別技術(shù)進(jìn)行輸電線路巡檢成為未來輸電線路巡檢發(fā)展的主要方向，輸電線路巡檢無人機(jī)是一種高效、便攜、穩(wěn)定的巡檢設(shè)備，目前在輸電線路的日常巡檢工作中得到廣泛應(yīng)用。這是無人機(jī)在輸電線路應(yīng)用的一個(gè)縮影。近年來，隨著人工智能技術(shù)和5G網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展，利用無人機(jī)開展輸電線各以及變電站智能巡檢日益普遍。當(dāng)前，利用無人機(jī)代替人工巡線已成趨勢，并廣泛應(yīng)用于各省級供電企業(yè)。利用無人機(jī)進(jìn)行智能巡檢，大大降低了檢修工作人員勞動強(qiáng)度，縮短了巡視周期，提高了輸電線路運(yùn)維檢修能力。

2輸電線路安全現(xiàn)狀

2.1環(huán)境因素

就輸電線路的分布情況而言，輸電線路大部分架設(shè)在戶外，其中包含了高壓主干供電網(wǎng)絡(luò)。分布于戶外的輸電線路往往需要面臨風(fēng)雨、雷電、冰雪以及陽光曝曬等問題，部分地區(qū)、部分時(shí)間還要面臨極端環(huán)境，如狂風(fēng)、雷暴等。在風(fēng)力較大、持續(xù)時(shí)間較長時(shí)，輸電線路會隨風(fēng)擺動，尤其是弧垂處振動幅度更大，下垂部位或固定部位更容易發(fā)生斷線;冰雹會使絕緣子意外破損造成短路現(xiàn)象;冰雪的覆著會增加輸電線路的質(zhì)量造成斷線或塔倒的發(fā)生;陽光下的曝曬會加速線路的疲勞及老化，減少線路服役時(shí)間。同時(shí)，輸電線路所屬環(huán)境大多比較空曠，輸電線路架設(shè)比較高，盡管相關(guān)部位已經(jīng)做了防雷擊處理，但輸電線路遭遇雷擊的情況仍時(shí)有發(fā)生。

2.2人為因素

人為因素可以分為主觀因素和客觀因素兩部分。一般來說，人為主觀因素在施工階段和后續(xù)維護(hù)階段都會出現(xiàn)。例如：在線路架設(shè)施工期間，相關(guān)精密部件未按照搬運(yùn)施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行保護(hù)、運(yùn)輸，造成不易察覺的暗損，從而減少整體部位的服役時(shí)間;未嚴(yán)格按照施工要求施工，造成桿塔距離過長，線路弧垂不達(dá)標(biāo)進(jìn)而增加了故障概率，接地電阻過大影響設(shè)備安全運(yùn)行;在輸電線路架設(shè)完成后，遇到局部線路故障時(shí)，救援不及時(shí)或救援無效進(jìn)而加劇線路故障，或操作人員失誤調(diào)控引起線路故障等。除了電網(wǎng)內(nèi)部人員操作失誤引起的故障外，由于普通居民對線路保護(hù)工作的不重視，或供電企業(yè)日常管理工作的缺失，也會造成輸電線路故障。如在輸電線路附近焚燒秸稈、盜竊輸電線路以及異物觸碰輸電線等。

3無人機(jī)在輸電線路巡檢中的應(yīng)用

3.1高程數(shù)據(jù)的應(yīng)用

路徑跨越山區(qū)時(shí)，應(yīng)利用DEM數(shù)據(jù)提取粗略斷面（包括縱斷面、風(fēng)偏斷面及危險(xiǎn)點(diǎn)），并利用電子模板進(jìn)行桿塔排位，并將排位成果轉(zhuǎn)繪到選線平臺，在三維場景中查看塔位地形或?qū)崟r(shí)生成塔基斷面，統(tǒng)計(jì)塔腿高差情況，逐基落實(shí)桿塔位置。當(dāng)需要了解宏觀的地形起伏情況時(shí)，可以在二維地圖中加載等高線數(shù)據(jù)，等高距宜不大于5m。路徑跨越林區(qū)和居民區(qū)時(shí)，應(yīng)聯(lián)合使用DSM和DEM數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)查看林木高度和房屋高度，估算林木砍伐量和房屋拆遷量，優(yōu)化路徑走向。

3.2移動式機(jī)巢無人機(jī)智能巡檢方案

針對城市環(huán)境與地勢平坦區(qū)域，可充分借助移動式無人機(jī)機(jī)巢機(jī)動性進(jìn)行輸電線路巡檢。根據(jù)現(xiàn)有塔桿及輸電線路前端邊緣計(jì)算采集裝備信息反饋，經(jīng)過輸電綜合監(jiān)控平臺進(jìn)行多源信息數(shù)據(jù)的融合分析下達(dá)巡檢指令，巡檢班組根據(jù)常規(guī)性巡檢任務(wù)與特定風(fēng)險(xiǎn)排查巡檢任務(wù)進(jìn)行路線規(guī)劃實(shí)施輸電線路巡檢。巡檢班組人員駕駛移動式無人機(jī)機(jī)巢機(jī)到達(dá)指定位置開展巡檢工作，無人機(jī)按照指令開展巡檢工作，并將巡檢圖像數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至車載服務(wù)器，經(jīng)過邊緣計(jì)算快速對數(shù)據(jù)進(jìn)行初始處理，快速將巡檢初始結(jié)果上傳至巡檢管控平臺端，供平臺對巡檢數(shù)據(jù)的快速分析，基于平臺分析結(jié)果將消缺信息通過移動作業(yè)APP下發(fā)，開展消缺作業(yè)，作業(yè)人員完成消缺作業(yè)后將信息通過作業(yè)APP回傳至巡檢平臺，完成無人機(jī)巡檢—故障、隱患信息確認(rèn)—消缺作業(yè)的工作閉環(huán)。

3.3輸電線路巡檢無人機(jī)安全距離參數(shù)估計(jì)

為避免干擾傳輸線數(shù)據(jù)向輸電線路巡檢無人機(jī)保護(hù)裝置發(fā)送誤動信號，可在數(shù)據(jù)處理芯片中設(shè)計(jì)響應(yīng)程序，及時(shí)控制輸電線路巡檢無人機(jī)保護(hù)裝置啟動元件，檢測到線路中出現(xiàn)故障電流，同時(shí)開啟輸電線路巡檢無人機(jī)保護(hù)裝置電源。在處理輸電線路高頻信號時(shí)，DSP模塊存在著信號極值分類問題，當(dāng)信號頻率達(dá)到最大值時(shí)，需要保證輸電線路巡檢無人機(jī)保護(hù)裝置內(nèi)的波形故障檢測能將信號逐個(gè)分解，當(dāng)信號頻率達(dá)到最小值時(shí)，需要設(shè)置故障檢測閾值以完成對干擾信號的識別，并在輸電線路巡檢無人機(jī)保護(hù)裝置內(nèi)完成信號質(zhì)量的自檢，自檢合格后，啟動保護(hù)動作程序，如果自檢信號質(zhì)量不合格，則斷開DSP外部的信號輸出，在輸電線路巡檢無人機(jī)保護(hù)裝置內(nèi)巡檢，自檢合格后再啟動保護(hù)動作程序。

結(jié)束語

隨著信息通信、遠(yuǎn)程圖像傳輸技術(shù)的迅速發(fā)展以及無人機(jī)的紅外測溫、紫外探測以及激光震動等各種成像吊艙技術(shù)的發(fā)展成熟，在不久的將來無人機(jī)巡視有望全面取代人工巡視，輸電線路的健康水平將再上一個(gè)臺階。

參考文獻(xiàn)

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