摘要：与有人机相比，无人机具有体积小、机动灵活、起飞条件相对简单、无人员伤亡等诸多优点，因此，在民用领域，无人机正逐步取代人力完成愈加复杂的作业。在电力行业，无人机的优势更加明显，电力作业经常涉及复杂地形，无人机的加入无疑会为电力作业人员带来安全保障，也会使得电力作业更加准确及时的完成。为进一步促进无人机的更好应用，本文结合以往工作经验分析了电力线路巡视中无人机的应用。
关键词：电力线路；巡视；无人机；应用
由于大部分电力线路是在室外，大多是运行在环境、铺设状况较差，地形较为复杂的山区丘陵。因此，一旦在日常巡视中没有及时发现线路的隐患、缺陷问题，将严重影响电力系统的供电稳定。以前，巡检人员只能以人工方式逐基检查，工作量非常大，工作时间长，工作效率不高，特别是一些复杂的地理位置会给巡检人员的生命安全构成威胁。近几年，随着国内一批无人机厂家技术的发展和成熟，无人机的使用成本逐步下降。因此，为了提高电力线路巡检工作的效率，保证巡检人员安全和线路隐患的及时发现，无人机巡视越来越受到电力人的关注并研究其如何进一步应用在电力行业。
1电力线路巡视的现状
我国计划到2020年输电线路总里程从2014年的115万km增加至159万km以上，其中60%左右在山区。电力线路、杆塔长期在野外暴露，材料老化、雷击和污秽等外界因素影响，容易发生导线断股腐蚀、绝缘子破损炸裂、杆塔倾斜和线路走廊安全距离不足等安全隐患，严重威胁电力系统安全与稳定运行。
现阶段广东地区的输电线路已经逐步铺开“人巡+机巡”模式。部分地区输电线路在全面开展此模式下，已取得了显著的应用效果，并逐步向配网巡检扩展。尽管现阶段无人机巡检的使用成本已经大幅下降了，但无人机巡检技术具有较高的门槛，培养一个合格的机巡人员需要较高的培训费用及时间成本，还受到航管限制等因素的制约。以往，以人工巡检为主的线路巡检模式主要存在以下问题。
1.1单一化的巡检手段
人工巡检时只能利用照相机和望远镜等便捷设备进行测量，通过肉眼来寻找缺陷。但一些具有观测角度大、观测距离远等特点的位置，如杆塔瓶口以上、绝缘子内侧等地方，人工巡检难以发现缺陷，并极易受到主观判断的影响，致使巡检结果存在较大差异，不能有效保障巡检的质量，增加线路出现故障的风险。
1.2运维人员无法满足线路增长需求
近年来，我国220kV及以上电压等级的输电线路总长度达70万km，年均增长率达8%，未来将可能以年增长率６％的速度增长。但是在线路运维人员方面的年均增长率不到３％，明显低于线路的增长速度，并且今后的人工成本将会上升，基本不可能增加大量的运维人员，这就导致运维人员无法满足输电线路的增长需求。
1.3数据管理分散
现有的巡检模式中多是由电力线路运维部门自行管理巡检数据，缺乏有效的共享与整合机制，数据相对分散，不能多维度利用巡检数据，也无法为相关部门提供准确科学的决策依据。同时，在判断巡检数据的过程中以人工为主，难以智能判断和分析巡检数据，且数据的处理周期较长，不利于工作效率的提升。
1.4巡检效率低
输电线路多处于丘陵和山区等区域，线路塔位车辆基本无法到达，而人工步行的距离极远，有些山区的人员每天只能巡视及2～3基杆塔。虽然线路巡检中投入了大量的装备和人员，但是巡检效率不高，在人身安全和交通安全等方面的风险较大。
2无人机技术的相关概述
2.1无人机参数
FCZ四旋翼无人机的驱动是电动形式，空载起飞重量为9kg；最大任务载荷量是10kg；续航时间最长是90min（空载状态下）、30min（5kg状态下）、20min（8kg状态下）；它的实际巡航速度是3~60km/h；最大的飞行高度是≤2000m（相对高度）；最大升限为5000m。云台可搭载数码相机和红外热成像摄像机。
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2.2作业系统
2.2.1作业能力
需要一辆作业车和两名工作人员。操作模式为无头飞行模式，容易上手，但针对山区环境，视野不佳情况下，无法实现超视距飞行，工作范围受到局限。悬停模式下，飞行平稳，通过云台控制和飞行状态进行调整，可以满足目标区域的高清拍摄需求。
2.2.2系统设备
无人机为全碳纤维的机体结构，X型四旋翼机型，导航方式是GPS导航/北斗导航/GPS和北斗组合导航；水平导航误差为≤2.5m；正常起降风速是≤6级。图传接收机采用R760-FPV接收机，实时传输到高清液晶屏上。地面站通过数传系统实时监控飞行参数。
2.2.3技术优势
与传统技术相比，无人机巡视技术的优势主要体现在全自控、低成本、低风险等方面，结合GPS定位导航以及航线动态规划等，使得工作人员的负担大大降低。不仅如此，无人机巡检系统采用的是模块化设计，可以根据实际需要，对坏件部分进行更换，运行维护成本较低，维护方便，加上其本身质量轻，发生次生灾害的风险较小。
3无人机在电力线路巡视中的具体应用
无人机主要有直升机、固定翼、多悬翼，要根据巡视环境的不同选择不同的无人机。无人机巡检技术在输电线路巡视中的应用，包括了常规应用和故障应用、特殊应用等。常规应用主要是线路的周期性巡视，对线路走廊进行监控、对现场地形进行勘察；故障应用主要是针对线路中的故障进行全方位的巡视，为故障的定位与处理提供相应的参考依据；特殊应用则主要是针对一些特殊情况和特殊区域的应用，如配合工程放线，异物的处理等。
3.1无人机的日常巡视
①若人工地面巡视和机巡作业过程中，杆塔局部存在巡视盲区时，应按周期及时安排登塔巡视。部分位于河网、山坡等人员难以接近的杆塔，以多旋翼无人机开展精细化巡视为主，人工巡视为辅；②220kV及以上线路，除人口活动密集区、禁飞区等不适合直升机作业区域外，应开展直升机日常巡视，单次作业应开展可见光巡视和红外测温工作，用于发现线路较为明显的缺陷和外部隐患；③35~110kV线路，由于杆塔高度较低和档距较小，一般采取以多旋翼无人机开展精细化巡视为主，人工巡视为辅；④人工巡视每年至少一次，主要巡视通道和基础、铁塔、附属设施等机巡不易发现的设备缺陷和隐患。
3.2无人机的特殊巡视
①夜间防污特巡由人工完成；②防风防汛、防雷、灾情巡视、保供电等特殊巡视，单点或小范围采用视频监控、人工巡视、人员值守、多旋翼无人机、固定翼无人机相结合的方式，整条线路或大面积快速普查推荐使用固定翼无人机，还可采用无人直升机；③台风、大面积冰灾等灾情巡视，在空域和天气允许条件下以直升机、固定翼无人机巡视为主，多旋翼无人机、人工巡视为辅。
3.3线路故障查找及检测
以多旋翼无人机为主，人工巡视为辅，必要时可采用直升机检测线路树障，交叉跨越，对地距离以无人直升机、固定翼无人机搭载三维激光扫描技术为主，交叉跨越、林木速生区开展人工重点复测；红外测温以机巡为主，人工辅助测量；接地电阻、绝缘子零值、污秽等其他检测以人工为主。
结语
总而言之，无人机巡检技术的发展及应用前景广阔，但是还需要对其进行性能上的改进，进一步提高无人机的续航能力，提升无人机在恶劣运行环境下的作业能力，同时研发针对不同任务不用要求的巡检无人机。对于无人机采集回来的大量数据，结合图像识别技术，提高智能分析水平。另外对无人机的作业模式进行深入的分析和研发，与无人机厂家合作研发，真正实现无人机的智能化运维。这样，无人机才能在电力线路巡视工作中发挥出更大的效能。
参考文献：
[1]黄胜伟.应用无人机技术进行电力线路巡视[J].电子技术与软件工程，2015，16：160.
[2]董毅.浅谈无人机在山区线路巡视的应用[J].科技创新与应用，2016（30）：185-185.
论文作者:区嘉亮
论文发表刊物:《电力设备》2018年第7期
论文发表时间:2018/8/7
标签：无人机论文; 线路论文; 作业论文; 杆塔论文; 人员论文; 电力线路论文; 直升机论文; 《电力设备》2018年第7期论文;