摘要：为了保证国家电力系统的安全稳定地运行，输电线路的巡视和检修工作是不可缺少的一环。然而目前，因地形地貌、交通条件、人员不足、故障判断不准确及覆盖区域等原因，使得输电电路的巡视和检修工作受到了不小的障碍。为了更加精准、高效和全面的维护国家输电系统，无人机的作用就显得尤为重要。无人机的使用对输电线路巡检工作的提高，提供了较好的技术装备条件，进而提高了巡检工作的质量。本文主要阐述了无人机对于输变电运维的应用，希望能为你在无人机输电线路运维工作中提供一些有益的借鉴和帮助。
关键词：无人机技术；输变电；运维
目前，中国电网规模已经超过美国，居世界第一。国际咨询机构GlobalData日前发布报告称，到2020年，中国输电线路总里程将从2014年的115万千米增加至159万千米以上，以进一步加强全国范围内的供电质量。这意味着，中国输电线路建设的年复合增长率将达到6%，高于全球3%的增速。尽管如此，与高速的增长相比，我国的电力巡线方法和技术却依然滞后，并造成不少人力、物力以及社会资源浪费。
1. 无人机较人力在输变电运维中的优势
1.1 多功能
目前的电力巡检结果主要是通过笔录再通过收录入计算机的方式保存，但对巡检的实际情况，没有办法进行回看，也没办法对电力线路问题进行全程追踪。这一问题容易导致在整体问题出现后无法及时找到具体的故障点和故障原因，使得维修工作难以开展。无人机作业系统主要利用无人机空中平台的功能，携带如高倍照相机，高清摄像机，红外成像仪或导线损伤探测仪等设备。高倍照相机对输电塔的杆塔每一层级绝缘子、线路金具、导线与金具连接处和附属设施进行无死角精确拍照。红外热成像仪排查故障线路，检测故障内容主要为：被故障电流烧伤，压接管过热，异物等。高清摄像机实时记录巡视范围，掌握巡视范围内的各种数据。
1.2高效率
比如100km的电力巡线任务，采用传统方法，20个巡检员得工作1天才完成，而且还不包括遇到高山、河流等复杂地形。巡检员的工作艰苦，工作量极大。相较于多达20人一组的巡逻检修小队，一架无人机的效率要更高。100千米的巡检工作人力一组要一整天，而专用的巡检无人机一个来回只需4个小时。算上购买无人机的成本加上无人机维护的成本，还是要远低于人力成本，更何况无人机巡逻检修减少了人力检修时可能发生的意外，大大降低额外花销发生的可能性。
1.3广覆盖
对于高山、海洋、丛林、河流、山地等复杂地形，依靠传统的巡检方法，不仅会面临效率低下问题，还会遇到人力难以完成电力巡检任务的问题。这使得人工检修的覆盖面比实际的电力系统覆盖面小，会有巡检死角。对于人力到达困难或无法到达的高山、海洋、丛林、河流、山地等复杂地形，无人机有着独到的优势。不同类型的无人机可以较好的适应复杂的环境，保证对于电力系统的全覆盖。同时，无人机可以做到在不分昼夜和气候的条件下持续运行，保证在紧急情况时输变电运维的正常进行。
2.无人机在输变电运维的应用
无人机以其简单小巧，成本低廉，容易操控，对作业环境要求低等优点已经在社会多个领域得到广泛应用。如今在输变电运维方面发挥了巨大作用。无人机弥补了肉眼在夜晚无法分辨物体状态的不足，也解决了电力巡检需要停电的问题，可24小时不停电、无间断作业。
2.1无人机在输电运维的应用
针对不同的电网环境，气候，任务目标等条件，使用不同种的无人机进行不同任务。使用固定翼无人机和多旋翼无人机分别完成大范围巡视和小范围的精确巡查等不同任务。充分发挥不同机种的特色和功能，使得运维效率大大提升。
输电线的数据融合分析：
使不同无人机配备多种光学设备，任务载荷，以及遥感手段，除了传统的可见光数据，人工拍照，人工识别手段。红外，紫外，激光雷达，合成孔径雷达，多光谱高光谱等多种手段也慢慢应用到特高压输电线路巡检的过程中。
电路通道巡视：
对于长时间的电路通道巡视，采用固定翼无人机进行大范围巡视。解决如周边物体对线路的威胁评估，地质环境变化，植物生长，线路上大尺度物体检查如风筝、鸟巢等。
塔体精确巡查：
对于精确化的精确勘探，采用多旋翼无人机利用机头正前方安装的高清镜头依次对被验收线路杆塔上设备、导线、间隔棒等进行详细巡视，并对重点部位进行悬停拍照，近距离检测架空输电线，能准确的发现导线断股、绝缘子损坏等缺陷，做到巡视无死角、无盲区。
输电线路异物清理：
通过多旋翼无人机额外装配喷火装置或者特殊金属以融化吗，焚烧等方式清除线路上的风筝、气球、塑料袋等异物，为线路“零缺陷”投运提供保障。
输电线路铺设：
无人机还可以在铺设电力线路时发挥巨大作用。对于复杂地形，本需砍伐树木，搭桥等方式才能进，使用多旋翼无人机可以迅速进行搭桥，引线，布线和搭线。利用这个无人机在近50米高的两基塔之间沿线路上空飞行，施放一根轻质高强引绳，一个来回完成任务只需不到2分钟时间。然后，再利用这根轻质引绳分三步牵引后续引绳，直至牵通一根三级引绳，并架设导线设6公里左右的线路原来需要20天工时，现在只需15天，同时减少了约10名施工人员的人力输出，此外，对于原来靠人工架线对沿线树木砍伐、农作物破坏等经济损失，除去无人飞机租用的费用，平均还能每公里节省几千块钱。
图为某公司进行无人机巡检流程
2.2无人机在变电运维的应用
由于绝缘区域较小等技术原因，无人机对于变电设施的应用较少。无人机在我国目前的主要应用是输电路运维的勘探，检测。但对于变电设施，无人机也可以起到辅助运维的作用。
无人机辅助变电运维：
对于在恶劣天气，人力所无法到达的地方，如变电站的避雷装置为防范变电站避雷针掉落等风险，由专门的变电站检修人员使用多旋翼无人机靠近避雷器的顶端，确认最佳位置后，绕避雷针拍摄，检查避雷针脆弱位置，以防患于未然。多旋翼无人机可以让变电站检修人员近距离清晰地观察，视角更广，还可以获取可视化资料，真正做到无死角、无盲区巡检。还可以对变电站施工现场隔离开关安装调试、电缆敷设等作业内容实行全方位、多角度实时录像和高清拍摄，拓展了工程建设管理和安全质量控制手段。
3.总结
无人机具有非常智能化的技术特点，随着无人机在视觉跟踪、飞行姿态控制、无线通讯网络、视觉探测、续航能力等方面技术的进一步完善和发展，将会在电网企业输变电线路运维中广泛应用，它在提高输变电线路的巡检效率、准确诊断设备运行状况、降低日常巡检安全风险和运维成本方面具有较大的优势和发展前景。
虽然无人机已经被广泛运用到电网企业输电线路中，但其应用技术与电网企业输电线路运维需求以及变电设施运维需求还存在很多的不足，还需要在续航能力、吊舱综合检测能力等方面与输电线路运维进一步有效地对接，并应用其先进的技术，提高输电线路运维工作的综合效率。同时，电网企业应与选择对技术领先的无人机研发和生产商，按电网公司输电线路运维需求，统一定型满足安全和技术需要的无人机，统一管理标准，统一配置，避免在现阶段各下属企业各自为战。
总之，无人机巡视模式是未来输电线路运维工作的发展趋势，同时无人机辅助变电运维也是未来的必要手段。随着低碳和环保理念的不断深入人心，依托无人机自主巡检技术，既可以改变输变电线路运检传统模式，真正做到零排放，又可以极大解放劳动生产力，充分发挥每一名员工的创造力，为电网“大检修”开辟新的更广阔的生产模式。
参考文献
[1]王建平，阎泽京.浅谈无人机在输电线路巡视方面的应用[J].中国电力教育，2013，（17）：229-230.
[2]赵晨，杜勇.四旋翼无人机在输电线路巡视中的应用[J].湖北电力，2012，（6）：35-36.
论文作者:叶浪宏
论文发表刊物:《电力设备管理》2017年第7期
论文发表时间:2017/9/6
标签：无人机论文; 线路论文; 电网论文; 输变电论文; 工作论文; 人力论文; 导线论文; 《电力设备管理》2017年第7期论文;