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摘要：随着社会的发展，人们对电力的需求不断增，输电压等级逐渐提高，确保输电线路稳定、高效运行成为电力行业的重要工作之一。借助无人机实现电力设备的巡视，既可节约大量的人力、物力，又可在一定程度上促进电力企效益的提升。本文就无人机在电力设备巡视中的应用进行简单的阐述。
关键词：无人机；电力设备；巡视；应用；分析
电力的作用随着电网规模的扩大而不断扩大，所以近些年来，我国的架空输电线路覆盖区域越来越广。预计到2020年，输电线路总里程将达1.59×106km以上，但需要注意到的是，这些线路中有60%以上的都处于山区，野外环境对线路的影响主要体现在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设备缺陷或通道安全隐患。如果不能及时发现并处理这些隐患，就可能会引发严重的事故，威胁电力系统的安全和稳定。当前，对线路的巡视主要还是以人工巡查为主，但由于野外环境状况复杂，传统的人工巡检需要耗费大量的时间、人力和财力，一名巡检员正常情况下一天只能巡检8～10个基杆塔。但如果采用无人机巡视，只要1h就可以完成这个工作量，巡线效率可以大大提升。
1无人机分类及其应用特点
目前,应用于电力设备巡检的无人机机型主要有固定翼无人机、无人直升机以及多悬翼无人机。
固定翼无人机荷载大,飞行速度快,续航时间长,但是不能进行悬停,该机型一般用于输电线路走廊的整体普查,及时发现线路走廊内违章建筑和高大树木,以及用于灾后应急评估,可为救灾抢险提供第一手的现场资料。
无人机直升机能够定点起飞和降落,并且可以进行空中悬停,但是速度不如固定翼无人机,续航时间较短,不适合长距离巡线,而且成本较高,飞行操作较为困难。
多旋翼无人机飞行机动灵活、操作简单、悬停稳定性高,抵御阵风能力强,可以对线路杆塔、绝缘子串、金具等设备进行图像信息采集,取得图像或视频供技术人员进行分析,也可在线路大型检修作业前进行勘测,提前检查设备状况,便于检修方案的制定。
多悬翼无人飞行器所能完成的电力设备巡检工作可以归纳为五大类:杆塔类、导地线类、绝缘子类、金具类和通道类。
2现有输电线路巡检模式存在的问题
直升机巡线的方法虽然已在华北地区开始应用，但由于技术门槛高、费用高以及航空管制等原因，只能进行低频次作业，所以现行输电线路还仍以人工巡检为主。但随着输电线路的逐年增长，人工巡检的弊端也逐渐显现出来。
2.1运维人员配备不满足输电线路的增长
近些年来，由于经济的高速发展，我国的输电线路里程也以每年8%的比例增长着，且未来还将以不低于6%的速率增长，但与此不相符的是，输电线路运维人员的年均增长率却不足3%，而且人力资源的发展趋势只会使人工成本越来越高。也就是说，通过增加运维人员数量来适应高速增长的运维需要变得越来越不现实。
2.2人工效率低、难度大、风险高
众所周知，除东部地区外，我国大部分输电线路都处于人烟稀少的山区或丘陵地带，线路塔所处条件及车辆通行条件差，人工巡视时，由于线路塔间距离远、地形复杂等原因，运维人员平均每工作日只能巡视几个基杆塔。不仅如此，复杂的地形还给运维人员的生命安全埋下隐患，所以就出现了虽然投入了大量运维人员，也使用了大量的装备，但效率却很低的情况。
2.3巡检手段单一，缺陷发现率低
输电线路的安全故障和隐患主要是因为设备长期暴露在野外，受到自然形势下的持续机械张力，再加上雷电、材料老化、覆冰等因素影响而产生倒塌、断股、磨损、腐蚀等情况。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆另外，一些人为原因也会对输电线路造成损害，比如树木生长引起的高压放电、杆塔存在的被偷盗可能等。以上这些情况不管是否为人为引起的，都必须要进行及时的处理。但人工巡检时很难做到携带沉重诊断设备进行精确测量，只能借助便携装备利用肉眼寻找缺陷。这样就会存在因观测距离远、观测角度大的原因而无法发现缺陷，况且这种情况下对运维人员的运维经验也是一大考验，巡检质量很容易受人员主观判断的影响，导致巡检结果产生偏差，在客观上增大了线路出现故障的概率和风险。
3无人机在输电线路巡视中的应用
将无人机应用于民用领域是近些年来兴起的，也是人们探索民用无人机应用的典范。由于人工巡检存在以上问题，所以近年来很多电力企业都开始在输电线路的巡视工作中应用了无人机技术。当然，这些应用主要是以特殊区域的巡视为主。由于无人机应用成本低、安全性强、机动性高，所以借助无人机巡视高压输电线路，可节约大量的财力、人力。可见，无人机在输电线路的巡视上应用前景十分广阔。现阶段，无人机在电力设备巡视中的应用主要有以下3方面。
3.1用于电力系统中的输电线路规划
将无人机应用于电力系统中输电线路的规划中，能实现对输电线路规划区域的详细测绘，根据测绘得到精准的数据，然后针对这些数据进行深入分析，可以实现有效减少环境因素对输电线路的不利影响，为输电线路的安全运行提供充分的保障。此外，在无人机系统中装有引线装置，可以执行高空架线任务，为电网建设工程中的线路架设工作提供充分的保障。
3.2用于电网工程地形图测量
我国国土面积广阔，地域广博，因此造就了地势地形的复杂——平原少、山地和丘陵多，这在很大程度增加了电网工程铺设上的难度。如果在这方面引入无人机，就可以利用无人机来对电网工程施工地进行地形测量，通过测量产生的地形图进行精准的影像、高程设计。有这样详细的基础资料作保障，就可以最大限度地减少因对地形数据掌握不准而造成的绘制误差，进而为电力系统的安全、稳定运行奠定坚实的基础。
3.3用于电力系统线路日常维护
电力系统与其他系统相比具有同样的特点，即在系统运行过程中，为确保系统的安全、稳定运行，需要进行日常维护工作。通过运行维护及时发现并解决问题，才可以为电力系统的安全运行提供充分的保障。将无人机应用于电力设备、系统、线路的日常维护中，可以规避因运维人员主观判断造成的对系统设备运行的错误，清楚观察到电力系统中相关输电设备的运行情况，通过图像、影像资料可以轻易观察到线路中的导线是否出现断股、紧固件是否牢固以及绝缘子是否有破损等情况，从而准确判断电力系统是否存在运行故障，并能通过这一方式找出故障原因和具体位置，及时采取有效措施进行维护。
4小结
电力的稳定发展是社会发展的保障，输电线路作为电力系统重要的组成部分，在电力的供应中占据着重要的地位。随着我国电网规模的不断扩大，输电线路的覆盖区域也越来越广，但大部分架空输电线路都在山区，以往巡检工作几乎全靠人工，既耗时又无法完全达到巡查的目的。随着无人机技术的飞速发展，其在远程遥控、续航时间、飞行品质等方面都有了明显的突破，这为无人机在电力设备巡视中的应用奠定了坚实的基础。
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论文作者:尹悦,卢鹏翔,黄明利
论文发表刊物:《电力设备》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/16
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