摘要：为清理高压输电线路上的可燃异物问题，专门研制了一种无人机高压输电线路异物清除装置，也就是借助六旋翼无人机携带喷火装置，通过燃烧的途径将异物清除。如此，采用此装置的工作人员不需要接近输电线路就能通过远程遥控的方式在带电的环境下及时有效地清除风筝线、塑料薄膜等异物。一方面可以为企业减少大量物力、人力的消耗，另一方面又能确保工作人员的生命安全。
关键词：异物清除；喷火装置；输电线路；无人机
电网系统大致运用超高压与高压架空线路实施远距离电力输配，确保输电线路的安全与稳定是保障整个电网系统运行稳定的必要前提。但是，输电线路易被风筝、塑料薄膜以及广告条幅等诸多异物缠绕、悬挂，在雨雪等天气此类异物会导电，导致导线对地距离或者线路相间距离缩短，引发单相接地或者向相间短路等诸多问题。情节严重时，甚至会导致大面积停电，产生许多经济损失。所以有必要及时清理线路上存在着的塑料薄膜等异物，从而为输电线路的安全运行提供保障。
1 传统输电线路异物清除方式
传统的输电线路异物清除基本要依赖于人工作业，主要可采取如下两种作业方式：
（1）停电之后让电工上线进行摘除，此类作业方式会导致电网运行的稳定性与可靠性收到影响，致使用户的生活与生产不便，且还会因此产生经济损失。
（2）在带电的情形之下，借助绝缘操作杆、绝缘斗臂车、软梯、绝缘绳索以及吊篮等诸多工具实施人工摘除，此类带电作业具有劳动强度大、受环境影响显著、危险性高、耗时长的特征。
2新型输电线路异物清除装置的研制
为了确保工作人员进行带电作业的安全性并有效提升工作效率，许多新处理技术被应用到了输电线的异物清理领域中，主要由如下几类：
（1）为清理设备安装专门的行走部件，通过履带与导线间产生的摩擦力实现在带电导线上行走的目的，同时利用高温燃烧方法将油脂等可燃性异物全面去除。通常只需1至2个操作人员便可以运行该清理设备，替代了原先的人员上线工作方式，有效减小作业风险。但这类设备的使用过程也存在一定的缺陷，需进行登塔放置并需要回收机器，对于不同的线径需选择相应的轮子，并且还要做好火灾防范工作。
（2）采用激光技术清理输电线路的异物。通过地面的激光器发射高能激光束对导线上的异物进行照射，使异物受到高能激光作用出现高温熔融或汽化并从导线上脱离。
（3）采用无人机搭载喷水与异物清理设备。这也是本文重点研究的异物清除方法。
3无人机异物清除装置研制
3.1 异物清除原理
现阶段，国内的大部分高压输电线材质都是钢芯铝绞线，其中钢熔点达到1300℃以上，铝熔点约660℃。输电上的异物通常为薄膜或风筝等，这些异物基本都是聚乙烯、聚丙烯、尼龙等高分子聚合物，其熔点或燃点都低于500℃。通过以上分析可知，采用喷水燃烧方式来清理异物是完全可行的。
以汽油作为喷火设备的燃料，当汽油处于充分燃烧条件下时其外焰温度高于1000℃。为有效避免火焰对电缆产生高温破坏，为喷火设备配置了遥控与图传系统，可以对喷火区域和喷水时间进行精确控制。
3.2系统组成
无人机输电线路异物清楚装置系统由定位系统、图像采集和传输系统、无人机以及喷火系统等构成。
（1）无人机。本文选择的无人机为六旋翼结构。此无人机能够实现运动过程的灵活控制，可以调整不同的螺旋桨转速实现不同方向的运动目标，也可以完成定点悬停与垂直起降，杜宇起降场地没有太高要求，表现出很强的环境适应力。并且，六旋翼无人机相对于四旋翼无人机可以实现更稳定的运动姿态，当其遭受外界干扰或者有旋翼发生损坏时依然可以继续保持正常飞行姿态并顺利返航。
（2）定位系统，无人机采用惯性测量单元与全球卫星导航系统实施导航定位。为了有效提升定位系统的精度，增设了RTK系统。此系统采取的是一种建立在载波相位差分基础上的实时动态定位技术，能大幅度提高无人机的定位精度，甚至能达到厘米级。同时，此系统运用双天线测向技术，抗电磁干扰能力强，可有效确保无人机飞行的稳定性与可靠性。
（3）喷火系统。此系统大致是依靠喷枪与油罐构成的，其中，油罐具有盛放汽油的功能。相较于气态燃料，使用汽油能使喷发出的火焰的长度增加，让无人机可以和输电线路保持充足的距离，使带电线路给飞行装置形成的电磁干扰减小、液态燃料产生的火焰的集中程度提高，能有效缩短异物清除的时间。
在喷火系统当中，喷枪占据着较为重要的位置，其大致是依靠电磁阀、点火装置、电源、汽油泵、防风罩、控制器、碳纤维管以及喷嘴等构成。地面工作人员需借助喷枪控制器和无线电遥控器实施通信，妥善地控制点火装置实施高压放电，将燃料点燃，依托电磁阀与汽油泵使得喷火时间与喷油量得到有效控制。
（4）图像采集与传输系统。图像的数据采集过程通过三轴云台相机来实现，此相机具备防抖动功能，确保拍摄到稳定清晰的工作画面。
该系统引入了无线链路动态技术，可以实现对拍摄画面的低延时显示，操控人员可以在地面上观看电脑、手机等设备来了解无人机运行状态并观察输电线路的异物缠结情况，通过控制无人机的方式来清除异物。同时，通过图像系统还可以进一步实现对线路的检查过程。
3.3 控制系统
本文研究的异物清除设备总共包含了两套单独控制系统，分别是喷火控制系统与无人机控制系统。
3.4 工作过程
采用本装置清除输电线异物时，通常是由两个人共同配合完成异物清除工作，分别负责对喷火系统与无人机飞行状态的控制。
在实际作业期间，先开启喷火系统的电源并手动打开喷枪总阀。打开无人机电源并启动无人机使其飞行到固定位置悬停后再开始清理异物，将喷枪对准异物所在区域再喷火。等异物熔融落下或全部燃烧后再操控无人机返航并关闭各系统电源。
在清理异物的过程中，操作人员可以从控制屏上实时观察输电线异物并对无人机与喷枪进行迅速调整。
4试验研究
下表1具体地介绍了无人机异物清除装置的有关参数。
现阶段，研发的无人机异物清除装置已投用至国网江苏省电力公司苏州供电公司中。通过一系列运用发现，基于高压输电线路带电的大环境下，此异物清除装置能使线路上的可燃异物清除，每处理一处异物大概需消耗五分钟时间，较过去采取人工处理方式减少了许多时间。
5结束语
采用无人机搭载喷火装置，以可燃异物为对象实施喷火处理，让异物燃烧、熔化，可在带电的大前提下迅速清除可燃异物，保障输电线路运行的稳定性与安全性。在处理时，工作人员没有必要靠近输电线路，可有效保证工作人员的安全，减小劳动强度，减少企业物力与人力的消耗。在后续发展过程中，应考虑现有装置，安设视觉测量或者激光测距等诸多模块，将异物和喷火装置之间的距离测量出来，为后续操作人员实施更精准的操作创造有利条件。
参考文献：
[1]邢文忠，陈晓彬，谢玉卫，贾宏阳.基于多旋翼无人机和激光的输电线路异物清除装置的研究[J].电工技术，2018（06）：32-34.
[2]无人机巡检输电线路技术及应用实践微探[J]. 黄远峰. 通讯世界. 2016（17）
论文作者:刘宏秋,赵向东,应海珏
论文发表刊物:《电力设备》2018年第14期
论文发表时间:2018/8/21
标签：异物论文; 无人机论文; 线路论文; 装置论文; 系统论文; 输电线论文; 作业论文; 《电力设备》2018年第14期论文;