摘要：随着我国经济的发展和科技技术水平的不断提高，无人机的生产和应用领域越来越广泛。无人机在变电站的电力线路巡视工作中也发挥了很大的作用。本文针对无人机的系统组成和选型原则，探讨无人机在变电站电力线路巡视中的应用。
关键词：无人机；变电站；电力线路巡视
前言：
现阶段，我国的电力事业快速的得到发展，很多电力企业应用无人机开展变电站电力线路的巡视工作。无人机以其自身特有的性能，根据电力系统的实际需要对其系统进行改造，可以根据不同的地形环境，在工作效率和管理费用上都具有很好的优势。可以有效的避免巡视工作中发生的人员安全问题。因此，无人机在电力行业受到广泛的好评和应用。
1无人机简介及其分类
当代科技领域对于无人机的定义为无人驾驶，能进行多次使用，能够进行远程指挥也能自行控制。无人机的升力主要靠空气动力。动力主要依靠电池等电能设备。飞行时可携带有效的载荷。无人机按功能可分为军用和民用两大类。军用无人机包括通信中继无人机、侦察机、电子对抗无人机等。民用无人机包括巡查和监视无人机、航拍无人机、气象无人机等[1]。按体型分类可以分为大型、中型、小型、微小型几种。按活动半径分类可以分为远程、中程、短程等几大类。还可按飞行速度和实用升限等对其进行分类。本文中提及的无人机主要是中小型能够应用于变电站电力线路巡视的无人机。这种无人机一般采用四轴飞行器，配置相应参数的电机、纤维机架、桨叶和锂电池。
2变电站中无人机巡视系统组成
2.1无人机基本原理及其优势
无人机汇集了多种专业学科、多种领域的知识，属于新型高科技产品。无人机依靠空气动力学原理进行垂直升降运动，桨叶旋转的越快，升力越大，上升的高度就越高。无人机的侧向运动依靠对称的旋翼进行操作。无人机与人工驾驶的飞机相比，往往对于地形环境复杂的地区，如多山地带、跨度极大的输电走廊等恶劣的工作环境有着更强的适应能力和操控能力[2]。能够轻松的进行电力线路的巡视和检修工作。尤其在天气情况及其恶劣的条件下，无人机可以对重灾区进行重点监测，及时进行数据传输工作。小型的无人机还可以用于高危场所的安检、电力线路的架设等工作，提高这些工作的安全性和便利性。今后无线输电技术完善之后，无人机将拥有更好的动力，在电力线路巡视工作中发挥更高的效率。
2.2无人机巡视系统的组成及其功能
将无人机应用于变电站电力线路巡视工作，可以参考巡视机器人的工作原理对无人机的整体系统进行改造。将红外设备、驱鸟设备等应用于无人机系统，提高无人机对电力线路的巡视、监测功能。无人机整体系统由无人机、地面站、运动摄像机、红外成像仪、驱鸟器等5大部分组成[3]。这些部件使无人机具备了以下几大功能：首先，图像采集分析功能。由于无人机搭载了运动摄像机、红外成像仪、可见光摄像头等先进的设备，提高了无人机在线路巡视工作中对线路中存在的问题进行采集分析的功能。例如设备的悬挂异物、锈蚀等情况都可以更加容易发现并及早处理。运动摄像机可以用于检查变电站内隔离开关、断路器等设备的外观情况。判断设备是否运行良好。红外成像仪可以灵敏的捕捉设备温度的异常情况。其次，无线传输功能。地面站的搭建用于与无人机之间的通讯及数据传输功能。无人机可以按照地面站预先的设定进行自主定时飞行和巡视工作。地面站也可以科学的规划无人机的航行路线，并根据实际情况发出各项控制指令对无人机的巡视工作进行相应的调整。第三，视觉导航定位功能。无人机要能够灵活的执行拐弯、停止、直行等动作，到达指定的巡视地点后，要能发挥定点悬停和垂直起降功能对被巡视地区进行定点巡视。这些都是无人机与其它巡视设备相比的优势之处。无人机可以自主起降。当内控键盘接到降落任务时，可以实现一键降落功能。提高了无人机在电力线路巡视工作中的可控性。最后，驱鸟功能。变电站经常成为各种鸟类的栖息地。电力设备也经常因为鸟类碰撞、触电、筑巢等行为受到损坏。因此，无人机巡视系统配备了驱鸟器，可以对各种鸟类进行声光驱逐。对变电站的电力设备进行有效的保护。
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2.3无人机各模块工作方式
无人机由飞控模块、图传遥控一体化模块、云台控制器、飞控模块等几大模块构成[4]。无人机的电调由内置的锂电池直接供电。无人机的飞控模块、图传遥控一体化模块、云台遥控器等与电源管理模块的PW端口相连接，可以进行电压监测。通过遥控图传一体化模块，无人机的运动摄像机、红外设备、飞控模块等都能够与地面站进行通信及图像传输。地面站发送的信号传至飞控模块，飞控模块进而控制电调。使无人机受到地面的指挥控制。红外设备安装在无人机的云台上，运动摄像机固定在无人机的机架上。通过线路端口之间的连接实现图像传输功能。各个模块之间相互配合，使无人机具有多种巡视功能，不受天气、地形等外界的干扰，进而提高无人机的应用范围。
3无人机在变电站电力线路巡视中的实际应用
3.1无人机飞行方式
无人机在执行飞行任务时，应与电力线路保持一定的距离和角度，保证无人机不受电磁干扰，提高线路巡视能力和拍摄效果。无人机的巡线的拍摄和检测质量的受检测视角、范围、距离等因素的影响。在无人机具有足够的拍摄和扫描视角时，为提高巡线的工作效率，可以让无人机进行单线巡视。当单线巡视不能满足巡线要求时，可以让无人机在线路的两侧进行往返巡视。这样可以提高巡视的准确性。无人机根据事先输入的巡视线路，可对电力线路系统中的各种线路问题进行巡视。例如，引流线、导线有无断股、线夹有无松脱、杆塔有无损坏变形、绝缘子有无异物悬挂或者破损等。对于夜间的线路问题无人机可利用热成像功能轻松解决。相比传统的人工巡视工作效率更高。
3.2通信链路系统中继模式
在无人机执行巡视任务时，与地面站距离较近，飞行的高度较低时，可以与地面直接进行数据通信。但大多情况易受地形因素、电磁干扰等影响测控效果，这时就需要扩大无人机的有效测控距离。使无人机能够应对更加恶劣的检测环境，更远距离的执行巡视任务。这时就需要采用中继转发模式进行信息输送。无人机的中继模式分为空中中继和地面中继两种。空中中继在数据链路上较地面中继增设了一台中继飞机。在成本上比地面中继的成本高，但相比之下更具有工作范围广、巡视方式灵活、结构简单、维护方便等优势。而地面中继工作模式相对复杂，需要根据不同的地形进行规划。维护方面也存在一定的难度。
3.3灵活组合成不同的工作模式进行应用
根据实际情况的需要将不同的无人机的型号、中继模式、设备等进行组合，可以实现对不同地区的巡线任务。无人机在变电站电力线路巡视工作中的工作模式主要分为以下几种：第一种，地面中继搭配中型无人机。这种搭配适合无人机与地面站距离较远，中间有障碍阻隔的情况。第二种，空中中继搭配中型无人机。这种模式适合更有效的控制任务机的工作状态。弥补了地面中继模式中存在的不足。第三种，固定翼无人机模式。该模式利用固定翼无人机续航时间长、抗风能力强等特点，可以有效提高中继的灵活性；一般适用于远距离、大范围的巡视工作。第四种，小型或微型无人机模式。该模式适用于巡视线路与地面距离较近的情况。
结语：
综上，变电站采用无人机进行电力线路巡视具有重要的意义。在电力巡视方面，无人机具有很多传统人力巡视难以企及的优势。在今后的电力线路巡视工作中，应继续探索无人机的实际应用范围，将无人机应用于更为广泛的领域。
参考文献：
[1]汤明文，戴礼豪，林朝辉，王芳东，宋福根.无人机在电力线路巡视中的应用[J].中国电力，2013，46（03）：35.
[2]李睿.无人机在电力设备巡视中的应用探讨[J].大众用电，2016，31（08）：21.
[3]林志和.超高压输电线路采用直升机巡线的探讨[J].福建电力与电工，2004，24（4）：16.
[4]李国兴.我国直升机电力作业的现状与发展[J].电力设备，2006，7（3）：41.
论文作者:苏礼杰
论文发表刊物:《电力设备》2018年第27期
论文发表时间:2019/3/14
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