摘要：为了保证电网运行的稳定性和安全性，需要对输电线路进行定期检查，以便及时发现输电设备的紧急或重大缺陷，排除线路通道的外部安全隐患，防止发生设备事故或外力破坏事故。在输电线路中采用无人机巡检，可以快速、准确地实现对故障的抢修和维护，保证电力系统的正常、稳定运行。本文从无人机技术的概述出发，分析了无人机技术在输电线路巡检的应用。
关键词：无人机；输电线路；巡检
1、无人机技术的概述
1.1技术要素
一般情况下，四旋翼无人机（M4R）和遥控直升机（UH）是专门用于输电线路巡检工作的，其中四旋翼无人机主要由地面站和四旋翼无人机两部分组成，四旋翼无人机是采用4个旋翼对称分布形成的气动布局，具有良好的悬停、起降能力，四旋翼无人机可以携带无线微型高分辨率图像采集设备、无线图像传输设备等，能采集到输电线路高清晰特定目标图像，同时还能实现远程传输。遥控直升机主要由地面摄像监视与操控系统、影像采集传输设备、减振悬挂装置、遥控直升机本体等组成，遥控直升机在飞行过程中，能采集输电线路的目标视频图像，并通过无线图像传输设备传输到后台，这样工作人员就能及时判断输电线路存在的故障。
1.2功能概述
四旋翼无人机在巡检过程中，会直接受到地面站的引导，沿着输电线路飞行，在保持与输电线路的安全距离下，达到设备附近，四旋翼无人机的主要功能是自主悬停在特定的空间位置中，确保在最合理的角度进行图像拍摄，在对图像采集设备和被检测设备进行调整时，工作人员可以通过调节四旋翼无人机的减振云台和航向完成。遥控无人机是通过人工遥控飞行到输电线路附近，在保持与输电线路安全距离的前提下，悬停在设备附近，然后实施图像采集及传输。四旋翼无人机地面站的主要功能是保持与四旋翼无人机的遥控遥测通信，并引导四旋翼无人机飞行到预定的位置。地面站还具有接收无人机传输检测图像、控制无人机云台状态、控制飞行状态等功能。
2、无人机巡检输电线技术优势
在无人机巡检输电线技术运行过程中，最基本的技术支撑就是自主导航飞行技术以及自助悬停技术，这两项技术能从根本上提升整体项目的运行效率和价值，确保运行结构的安全完整。不仅能确保输电线路具备防碰撞的自我保护能力，也能实现巡视和检测任务，并且能最快地寻找出线路中的故障点，特别要注意的是，在特殊天气中，两种技术能有效保证巡检数据的完整科学。另外，无人机巡检输电线路项目运行过程中，飞行控制技术和自主悬停技术能实现自动和手动两种模式，也就是说，在无人机悬停操作过程中，管理人员能借助高清监控录像对输电线路进行及时的检查，从而对数据进行有效汇总，确保数据的优化处理。当手动操作无人机时，无人机能按照操作人员设定的路线集中检查，从而确保其能对特殊圈定的路线进行集中处理和巡检。除此之外，相较于传统技术，无人机技术的最大优势就在于能实现其自控结构的优化以及成本和风险的降低，实现GPS定位导航系统和航线动态规划系统的融合，减少工作人员的工作负担，确保模块化设计结构和实际需求的融合，能有效地降低运维操作难度和成本，实现项目整体的优化升级。
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3、关键技术
在输电线路巡检中，无人机巡检的关键技术主要体现在以下几个方面：一是具备了自主悬停和导航技术的M4R无人机能够用于对输电线路的全面巡视和检查，当线路出现跳闸故障时，也可以快速准确地进行故障点的定位，配合相关技术和设备还能构建针对输电线路的立体式全方位巡检系统；二是在M4R无人机中设置有相应的防碰撞功能，可在安全距离外实现对线路和设备的巡检，避免了无人机与线路的碰撞，在大风、洪涝以及覆冰等灾害性天气时，可针对输电线路的受灾情况进行有效分析，为应对策略的制定提供良好的数据支持；三是在无人机输电线路巡检中应用了影像防抖降噪技术以及地面实时监控技术，能够在保证无人机采集数据清晰准确的同时，实现数据的远程无线传输；四是采用了一体化设计，配合快速检测系统，能够有效解决无人机的重量与强度问题，同时保证了在有限电池容量以及飞行距离情况下数据采集的最优化，对于提高线路巡检的整体效果意义重大；五是设置了自主悬停以及飞行控制系统的无人机，可提供自动驾驶和手动控制两种不同的模式，自动驾驶时无人机能够根据预先设定好的参数通过地面站的高清监控系统对输电线路进行针对性的检测，手动控制时可通过影像系统实现对无人机飞行路线的控制，应对一些突发性的情况，或针对一些比较重要的线路设备进行细致检测。
4、无人机巡检输电线路技术的应用实例
4.1雷击故障点查找
一般来说，悬垂绝缘子串雷击放电后，横担侧与导线侧绝缘子烧伤最为严重，且横担侧挂线点金具之间的连接点会有烧伤痕迹，悬垂线夹与或导线有明显的放电痕迹，若安装有均压环，则均压环上有明显的烧伤痕迹。耐张杆塔若无跳线串，一般直接烧伤横担侧若干绝缘子后对跳线放电，若跳线弧垂过大也可能沿绝缘子串放电。而这些部位受视角的限制，人工很难在地面通过高倍望远镜巡视发现。即便是人工登检，也只能对杆塔侧绝缘子串或金具进行有效检查，对剩余部位依旧存在盲区。以下是使用多旋翼无人机对输电线路雷击故障查找实例。20xx年x月x日，某电力公司220kV畲棉甲线故障跳闸，运维单位组织无人机进行故障巡视。经故障巡视，发现71号塔A相横担侧合成绝缘子伞裙及导线端均压环上有明显烧伤痕迹。71号塔是呼称高21m的直线塔，绝缘子配置为双联双串复合绝缘子串，杆塔位于海拔199.7m的山顶位置，周围为灌木丛，不能通过肉眼及手持望远镜查找故障点，由于视角限制，也不能通过高倍望远镜查找故障点。无人机机手在山脚距杆塔约260m位置选取空地进行故障查找工作，经过1个架次约15min的查找工作，准确清晰地拍到放电点。
4.2地线断股等细微缺陷确认
20xx年x月某电力公司通过“无人机机巡+人巡”模式开展线路隐患排查。人工巡视中通过高倍望远镜发现220kV畲长线#5—#6塔第9~10个间隔棒上方地线断股，该档距1123m，由于档距大，地线距离地面较远，不能准确判定断股数目。考虑到无人机快速、灵活的特点，随后组织无人机开展断股确认。在机型选择方面，考虑了便携以及拍照效果因素。为便于操作，操作手将起降点选择在边导线外侧约60m处的空地上，随后按照作业流程到达缺陷位置，利用无人机搭载高清相机，拍摄断股位置图片，实时传输到地面基站，地面操作人员根据实时图像调整相机角度，对断股点进行拍摄。通过图片核实，本处断股2股，同时利用无人机航拍了前后两基塔的地形地貌，为后续制定消缺方案提供技术支撑。
5、结语
电力在现代社会发展中发挥着重要作用，是国民经济健康、稳定发展的保障。在科技的推动下，将无人机应用于输电线路巡检中，可以大大提高输电线路的运行效率和质量，并进一步提升其运行的可靠性和稳定性。
参考文献
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[2]潘文斌.无人机在丘陵地区输电线路巡检中的应用[J].山东工业技术，2015（23）：259.
论文作者:王育青
论文发表刊物:《基层建设》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/10
标签：无人机论文; 线路论文; 技术论文; 绝缘子论文; 故障论文; 旋翼论文; 设备论文; 《基层建设》2017年第27期论文;