摘要：近年来，随着我国科技的快速发展，以及电网的不断发展和完善，我国山西地区形成了一个以多山多丘陵为基础的输电通道走廊，以深山茂林为单元的复杂输电联网系统。输电带电人员需长时间穿越树林、高山、河流等进行作业，给传统输电带电作业带来了极大不便，同时也造成作业效率低下。而针对无人机进行的部分输电带电作业技术已相对成熟，不仅解决了上述复杂地理环境的问题，而且能有效确保输电带电作业人员的安全，提高输电带电作业效率。文中主要介绍无人机在输电带电作业领域的应用，对比了无人机输电带电作业与人工带电作业效率，同时提出了无人机在输电带电领域的改进方向，对无人机应用于输电带电作业具有积极推广意义。
关键词：无人机；输电带电作业；应用
引言
本文山西地区电网为例，首先对比了轻型无人机飞行器相对于有人机的几个优势，简述了轻型无人机精益化巡检的优劣，并针对我国山西地区电网复杂的地理位置，阐述了轻型无人机的使用给输电带电作业带来了极大的便利；其次，介绍了轻型无人机在输电带电作业中精益化巡检过程；依据轻型无人机的飞行续航能力，设置了轻型无人机精益化巡检拍照次序，有效提高了整个轻型无人机精益化巡检作业流程的工作效率；再次，对比输电带电作业中最为突出的故障查找问题，使用轻型无人机在故障查找效率和安全性方面明显优于人工；最后，文末列举了几个将轻型无人机应用于输电带电作业领域中的范例，提出了轻型无人机在输电带电领域的改进方向，对轻型无人机应用于输电带电作业具有积极推广意义。
1输电带电作业无人机精益化巡检
1.1无人机精益化巡检优劣
以山西地区传统输电带电巡检5基连续性塔基为例，传统人工巡检需携带拍摄器材及个人防护用品跨越铁路、高速、河流等障碍物，人工巡检不仅需要考虑复杂的地理环境，也要考虑巡检人员的疲劳度、安全性和巡检照片质量，巡检效率低下。人工巡视每基塔基所需时间及效率与无人机精益化巡检。
1.2轻型无人机飞行器介绍
飞行器是有人类制造、能飞离地面、在大气层内或者大气层外空间飞行的机械飞行物。轻型无人机系统飞行器平台主要使用的是重于空气的动力驱动的航空器，如旋翼轻型无人机。从飞行器平台技术本身来讲，轻型无人机和有人机无本质区别，但轻型无人机系统飞行器平台更加“简单”。轻型无人机相比有人机有如下五个方面的优势：（1）无须生命支持系统，平台规模尺寸较小，更加简化。（2）无须考虑过载、耐久等人为因素，平台更加专用化。（3）相对有人机可在一定程度上放宽可靠性指标。（4）对场地、地面保障等依赖减小。（5）训练可大量依赖模拟器，提高飞行器作业使用率。
1.3轻型无人机精益化巡检拍照次序
为最大限度的减少人力成本，对轻型无人机巡检设置拍照次序是必要的，以便于巡检结束后通过一定的编程方法就可实现对巡检照片的批量化处理。同时，由于轻型无人机续航能力有限，提前规划好航线能最大限度的提高轻型无人机巡检拍照能力。当轻型无人机靠近耐张型杆塔，依次对杆塔整体按先下后上，先左后右，对绝缘子、金具等各个挂点按先小号侧后大号侧的次序依次拍照，如图1所示。当轻型无人机靠近直线型杆塔时，按照轻型无人机精益化巡检要求，对单相绝缘子挂点只需拍照一张，其他次序与拍摄耐张型杆塔相同，如图2所示。以轻型无人机精益化巡检3基杆塔为例，其中1基为耐张型，2基为直线型，同类型轻型无人机两台满电池状态，一台采用无序拍照，另一台按上述拍照次序进行，对比精益化巡视完成后，两台轻型无人机的电池剩余率和资料整理所需时间设置必要的轻型无人机精益化巡检拍照次序，不仅能最大限度减少巡检每基杆塔的总路程，节省轻型无人机巡航时间，也能为之后的精益化巡检资料整理、编辑工作节约了时间，提高了整个轻型无人机精益化巡检作业流程的工作效率。
图1 耐张型杆塔轻型无人机精益化巡检拍照次序
图2 直线型杆塔轻型无人机精益化巡检拍照次序
2输电带电作业无人机故障消缺
输电带电线路处理异物，需要作业人员攀爬悬挂在导线或地线上的绝缘软梯，多名作业人员之间熟练配合，使用带电作业工具来处理异物，整个过程耗时长，且处理不够彻底，对困难较大的异物还需停电处理。而利用云台搭载喷油喷火装置的六旋翼无人机，能精准控制喷油喷火装置的位置、油量和喷火时间，着火点最高温度控制在400℃左右，在消除异物的前提下，确保不伤及导线及设备。
3无人机带电作业完善改进计划
无人机在输电线路巡检中发挥着不可替代的重要作用，将无人机系统应用于输电带电作业中，可以为电力系统安全、稳定运行提供充分的保障。值得注意的是，随着科学技术不断进步和发展，无人机要在电力系统中充分发挥重要作用，就需要对无人机系统进行不断的优化和创新。无人机未来发展方向应该是对自身的不断优化，首先，提高相机内方位元素的稳定性，为测量精度提供充分的保障，因输电带电线路一般具有高电压，高场强的特点，无人机靠近强电场区域易受电磁干扰，这需要委托无人机专业机构更加全面的测试无人机在接近高压带电物体时发生电磁干扰、拉弧、放电、飞行异常等情况的最小距离，以方便我们在正常带电作业的情况下，始终保持大于高压带电导线所要求的最小安全距离，从而确保无人机的安全飞行。其次，基于无人机云台的改进方面，针对带电作业的特点，如云台搭载测距仪，可实现对输电带电作业某些特殊测量工作；搭载绝缘子冲洗设备，可实现对输电带电绝缘子的清洗等；搭载红外测温仪，可实现对输电带电杆塔与导线连接点的红外测温等。改进云台所需搭载的带电作业工具，将是今后无人机应用于输电带电作业工作的主攻方向，无人机负载水平的不断提高，也为无人机应用于输电带电作业提供了更为广阔的前景。使无人机荷载多样化，安装相应的可见光和红外相机，适应电力系统中的不同拍摄要求；最后，优化无人机的摄影测量功能，最大限度提高轻型无人机系统的工作效能，改变相机的变焦功能，提高无人机对故障目标的识别能力及拍摄安全性。无人机系统只有不断优化和创新，才能保证无人机系统应用输电带电作业中，实现保证电力系统安全、稳定运行的重要目标，这也是未来无人机发展的必然趋势及未来无人机研究领域和电力行业工作的重点。
结语
综上所述，随着我国社会经济迅猛发展，对电力系统运行的稳定性和安全性要求更高。我国地域辽阔，地形较为复杂，山地、丘陵地区较多，气象条件也比较复杂，传统输电线路的维护主要以人工巡视为主，线路检查工作的质量和线路检测工作的效率较低。随着科学技术的发展，轻型无人机的出现和应用对很多重要领域的发展产生了非常重要的影响，主要是因为轻型无人机具备灵活性高、反应速度快、成本低以及实时性强等特点，将轻型无人机应用于输电线路巡视工作中，可以有效提高线路检查工作的质量和线路检测工作的效率。
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论文作者:李春晖,吕米米
论文发表刊物:《电力设备》2019年第2期
论文发表时间:2019/6/5
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