摘要：由于电力企业发展的快速发展，提高了巡检的工作量和难度，因此，电网事故的发生也越来越多，而新研制出的一种新型的输电线路巡检设备无人机，在一定程度上减轻了巡检的工作量，从而降低了事故发生率，其作用非常显著。
关键词：巡检；无人机；输电线路技术
由于电力企业的发展，扩大了电网的规模，从而增大了巡检的工作量和难度。整个电力系统的稳定运行主要受一些自然因素和人为因素的影响，而造成输电线路受到破坏，致使输电线路不能正常运行，而一旦发生故障，为了做到及时抢修工作，必须尽快找到输电线路故障点，因此，在巡检输电线路故障中，采用无人机技术可以有效地提高抢修的效率。
一、无人机技术的概述
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、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、在输电线路巡检中采用无人机的优点
自主导航飞行技术和自主悬停技术是无人机技术的基本功能，因此可以与输电线路保持一定的安全距离，其优势具体体现是在灾害性天气中可以分析输电线路灾害，巡视、检测输电线路，查找线路跳闸故障点等方面。无人机技术的两种工作模式是飞行控制和自主悬停，但它也自驾飞行和手动飞行，在手动模式下，无人机在自主导航下，按照预定的路线飞行，并巡检线路，当无人机处于自主悬停状态后，可以高清晰地拍摄输电线路的图像，并进行传输，地面站工作人员通过监控录像检查故障点。
4、无人机存在的缺点
在巡检输电线路中，尽管无人机发挥着很大作用，但在某些方面也存在着缺点，由于无人机体积较大，而电池容量相对较小，因此，应用无人机进行巡航的时间非常有限，另外，无人机可接收的有效控制范围是1000m，遥控范围也是有限的，而且无人机不能自动分析图像的故障点。
二、无人机的设计研制
1、技术要素
（1）UH使用常规直升机气动布局，在飞行中，利用传输设备和图像采集设备收集并传输电线路上的目标视频图像，然后由后台的工作人员及时对输电线路存在的故障做出及时判断。
（2）M4R采用的气动布局是4个旋翼对称分布，在起降和悬停方面性能良好。在）M4R中设置了微型高分辨率图像采集设备（如数码相机）、无线图像传输设备、和减振云台装置，因此，可以高清晰得收集输电线路特定目标图像，并进行存储和远程传输，从而实现地面站远程监视输电线路设备的过程。
2、系统组成
（1）UH无人机的组成部分包括：地面影像监视和操控系统、影像采集和无线传输设备、遥控直升机本体、减振悬挂装置等。
（2）M4R无人机主要包括地面站和M4R无人机两个部分。
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3、功能介绍
3.1无人机的主要功能
（1）UH无人机是通过人工遥控，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，采集和传输图像。
（2）M4R无人机是通过接收地面站发出的指令，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，以便在最合适的方位拍摄图像，另外，工作人员要想调整图像采集设备和被检测设备光学角度和距离，只需对航向和M4R的减振云台进行调节即可。
3.2地面站的主要功能
M4R地面站的主要功能包括：操作控制无人机的飞行状态和云台状态、接收无人机传回的检测图像、与M4R无人机进行遥控遥测通信、引导M4R无人机飞行到预定的检测位置。
4、创新点和关键技术
（1）在巡检输电线路时，地面站可采用影像防抖降噪技术进行监控，并将视频通过传输设备及3G网络，传输给地面站的工作人员。
（2）四旋翼无人飞行器具有自主导航飞行技术和自主悬停技术，可以巡视和检测输电线路，并能准确找出输电线路跳闸后的故障点，从而建立了完善的输电线路全工况立体巡检系统。
（3）在采用四旋翼无人飞行器巡视和检测输电线路时，可以与输电线路保持一定的安全距离，并具有分析洪灾、覆冰、大风等灾害性天气时的输电线路灾害的功能。
（4）飞行控制和自主悬停系统还具备两种工作模式，即手动模式和自驾模式，手动模式，无人机在自主导航下，按照预定的路线飞行，对输电线路进行巡检；自主悬停状态下，地面站工作人员通过监控录像检查故障点。
（5）改善了飞行控制、结构强度、结构设计、旋翼设计、空气动力等，解决了电机选型、旋翼升力、机体重量、锂电池选型，以及流线型机身的碳纤维制作工艺问题，使输电线路快速检测系统和M4R无人机一体化设计进一步得到优化。
三、在输电线路巡检中无人机技术的应用
1、无人机技术中的应用
在巡检输电线路时，采用无人机技术对于故障点的查找工作非常便利，其效果显著，通过无人机可以代替巡检人员进行高空作业和带电作业，不仅减少了工作人员的工作量和工作强度，并能以最合适的角度巡检输电线路，从而降低了巡检过程中的事故发生率。输电线路的塔杆在大雨、大雪等一些恶劣的自然天气下，比较光滑，可能会造成巡检人员在登杆巡检时发生意外事故，而此时选用无人机来巡检输电线路，则可以避免发生人员受到伤害，同时，与人工相比，无人机技术在巡检工作的效率、质量、和安全性方面都比较高，电力系统运行的可靠性也较高。
2、无人机技术的应用前景
在输电线路巡检技术中，无人机的应用非常广泛，利用无人机技术可以巡检架空线路高空作业，并能及时找出高压输电线路故障点，在很大程度上减轻了登塔高空作业和架空线路高空巡检作业，提高了巡检工作的安全性。另外，无人机在进行高空检查时，可以利用地面航模机对其进行操作，调节其拍摄角度，以便全面的、高清晰的拍摄输电线路的运行状态，并传输给地面站工作人员分析和判断故障点。如果是在地形复杂的环境中，巡检输电线路，人工操作难度较高，而使用无人机技术完成巡检输电线路，以及诊断故障等工作，不仅速度快，而且效率也很高，因此，对于受自然条件制约的巡检输电线路，通过应用无人机技术得到了有效地解决。
四、结语
整个电力系统能否可以良好的持续运行，其关键在于输电线路的运行的状态，因此，输电线路巡检工作发挥着非常重要的作用。在输电线路巡检中，应用无人机技术不仅提高输电线路的可靠性，也提高输电线路巡检效率和安全性，从而保证了输电线路的正常运行。
参考文献：
[1]张永。无人机巡检输电线路技术的应用与分析[J].宿州学院学报，2013，28
[2]李柯纯。无人机在巡检输电线路的应用探讨[J].中国科技投资，2014，19
论文作者:张雪冰
论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期
论文发表时间:2019/5/16
标签：无人机论文; 线路论文; 地面站论文; 图像论文; 技术论文; 故障论文; 设备论文; 《电力设备》2018年第32期论文;