摘要：随着电网规模的迅速扩大和电力设备的不断增加，在满足电力市场需求的同时，对输电线路的运行方式提出了更高的要求。做好线路巡检和对输电线路运行状态的实时监控，是保证电力系统安全稳定运行的关键。在输电线路巡检中引入无人机巡检技术，可以有效提高巡检的效率和质量，减轻电力工人的负担，应引起足够的重视。
关键词：无人机；巡检输电线路技术；应用分析；发展前景
1 引言
近年来，随着电网规模的不断扩大，电力设备的数量也呈现出较高的增长趋势，给输电线路运行结构和巡检带来了挑战。要想保质保量地完成巡检工作，就要针对可能导致输电线路的不同因素进行及时的排查，以提升检修工作的效率，利用无人机技术能有效提升巡检项目的实际效率和巡检质量，从根本上减少电力工作的实际难度和负担，提升工作效率。
2 无人机技术的概述
2.1 技术要素
在巡检输电线路时，经常使用专门的遥控直升机（UH）和四旋翼无人机（M4R），UH的组成部分包括：遥控直升机本体、减振悬挂装置、影像采集传输设备、地面摄像监视和操控系统等，后台的工作人员主要是利用无线图像传输设备，将UH在飞行过程中采集到输电线路的目标视频图像传送回来，以此对输电线路存在的故障做出及时判断；M4R其组成部分包括地面站和M4R无人机，M4R中设置了无线图像传输设备和无线微型高分辨率图像采集设备等，因此，采集到的输电线路的特定目标清晰度很高，并能进行远程传输，同时，M4R应用了4个旋翼对称分布的方法，进而形成的气动布局，在起降和悬停方面性能良好。
2.2 功能概述
在巡检过程中，通过人工遥控使UH无人机飞行到输电线路安全距离范围之内，并悬停在输电线路附近，进行采集图像，并通过无线图像传输设备传输到后台；而地面站会发出指令引导M4R无人机沿着输电线路飞行，并在离输电线路安全距离的位置悬停，即完成M4R无人机自主悬停在安全的空间位置的功能，以便拍摄图像时，可以保证各角度的清晰度，另外，工作人员要想调整图像采集设备和被检测设备，只需对航向和M4R的减振云台进行调节即可。其中，M4R地面站除了具备引导M4R无人机飞行到预定的位置、保持与M4R无人机的遥控遥测通信的功能之外，还具有很多功能，如：控制飞行状态、接收无人机传输检测图像、控制无人机云台状态等。
3 无人机巡检输电线路技术分析
3.1 无人机技术内涵分析
在分析无人机技术的过程中，需要对具体的参数结构进行详细的分析：
3.1.1 要对其技术要素进行了解和阐释
一般情况下，无人机技术主要采用四旋翼无人机或遥控直升机，前者的主要组成部分是地面基站和无人机，其分布是对称的。这两对转子的使用是为了保证气动布局在运行中，不仅具有较高的悬停优势，整个设备的起降能力也比较突出，特别是在运行过程中，空载起飞重量仅为9kg，且在空载情况下能续航1.5h，在负重5kg时能持续飞行0.5h，在负重8kg时能持续飞行20分钟，而其最大的任务荷载量约为10kg。除此之外，实际的巡航速度约为3～60km/h，最大飞行速度控制在相对2km以下，升限高度约为5km。并且能携带高分辨率图像的采集设备以及无线图像的传输设备，真正实现了远程传输和信息收集的目标。后者的主要构成要素包括地面摄像的监视系统以及影像的采集传输系统，并且具有较为优化的减振悬挂配件，实现整体无人机的平稳运行。当遥控直升机飞行时，它可以有效地收集和整理目标物体的图像，优化数据和图像的远程传输，并确保工作人员可以集中解构其问题，以便隐藏危险并确保安全操作。
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3.1.2 要对无人机输电线巡检项目进行功能的概述
在实际操作过程中，无人机会由地面基站引导，沿划定的传输线有序飞行，也能保持与传输线的安全距离，特别是到达设备外围时，无人机会在特定的位置空间内停留，然后选取最佳角度进行拍摄，从而对图像进行有效处理，若是工作人员要对采集设备以及被检测设备进行性能调试，就要有效调整无人机的减震云台以及航向，在确定安全距离范围的同时，确保设备以及图像采集完整。另外，M4R的地面站不仅具有无人机遥控的功能，也能确保实时通信的优化升级，真正引导无人机到达指定位置，从而提供其接收影像图形的功效，确保整体云台转台以及控制机制常规化。
4 无人机巡检输电线路的应用分析
4.1 无人操控直升机巡检输电线路分析
无人直升机巡线系统分为无人直升机平台和检测系统两部分。其中，无人直升机平台主要负责完成飞行任务，检测系统主要负责完成输电线路和杆塔的检测工作，应用的检测系统主要有可见光和红外相机对输电线路和杆塔。从总体上看，无人驾驶飞机可以分为固定翼无人机、旋翼无人机、涵道式无人机。其中，固定翼无人机具有飞行速度快和路径大的优势，但也具有飞行速度快带来的飞行高度较高和承重能力较小等问题。虽然无人直升机的飞行速度并不快，但其飞行稳定性和悬停性能都很高。机载检测系统的核心是可见光相机和红外热像仪的检测控制计算机检测终端。在经过试验之后选择一段220kV的输电线路，在输电线路的80m之外，可以发现无人直升一飞机会以每小时15km的速度沿着规定好的线路进行飞行，遇到障碍物的时候会通过云台来进行现场情况的调整，实现对杆塔由上到下的检测。
4.2 四旋翼的无人机巡检输电线路分析
四旋翼无人机应从飞行控制参数、飞行稳定性、系统兼容性和完整性几个方面都需要保证其满足在电力巡检中自身功能的需求，经过综合测试发现四旋翼无人机需要在40min以内、3km的距离上进行电力巡检的效果最好。在这个距离和实践的巡检输电线路能够代替人工进行输电线路；巡视工作，并且能够在一些人员难以抵达的特殊地形上进行安全到达，对特殊时期的危险性高的任务进行充分的执行。四旋翼的无人机短距离的巡检方案可以应用人工控制和自主导航控制两种模式。将四旋翼的无人机技术应用在输电线路巡检中，能够获得良好的应用效果。应用无人机进行高空巡检工作能够对输电线路进行全方位、多角度的检查，从而及时发现输电线路存在的故障，减少巡检人员的高空作业和带电作业，巡检工作人员工作强度的同时，在最大限度上减少巡检工作中容易出现的安全隐患。
5 无人机的发展前景
无人机的发展前景可以概括为以下几点：（1）在高压输电线路中，可快速、准确地查找故障点，并对存在的可疑故障点进行高效、合理的巡检，是高压输电线路稳定运行的保障。（2）在输电线路具体的某个路段或局部设备中，可以快速对故障进行巡检，成本低、效率高，具有较好的安全性和技术性。（3）智能定点悬停在输电线路的硬件和绝缘子上，可用于现场检测，操作简单，减少了人工的数量和时间。特别是在输电线路环境恶劣的情况下，无人机的优势更加明显。（4）无人机所具有的陀螺稳定可见监视器和红外线成像仪设备不仅能够对输电线路起到录像和检测的作用，实现自动巡检，还能够有效解决地形巡视困难等问题，进一步降低人工巡检的潜在危险性，提高输电线路的运行质量。
6 结语
由于不同地区自然环境的差异，仅靠人工对输电线路进行常规检查是远远不够的。无人机巡逻能够在第一时间识别故障位置，不受地形条件的影响，同时还可以实现多角度、全方位的巡检，从而整体把握输电线路的运行状态。由此可见，无人机在电力企业输电线路检测中的应用具有重要意义。
参考文献：
[1]李柯纯，胡筱筱.无人机在巡检输电线路的应用探讨[J].中国科技投资，2014，（A19）：355.
[2]周海峰.无人机巡检输电线路技术的应用与分析[J].建筑工程技术与设计，2015（18）：1238.
论文作者:艾春辉
论文发表刊物:《电力设备》2018年第36期
论文发表时间:2019/6/3
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