关键词：输电线路；智能无人机巡检；应用
引言
人工巡视效率低，特别是对山区和跨越大江大河的输电线路的巡查，所花时间长、人力成本高、困难大，难以满足现阶段大规模电网建设对于电力巡检的迫切需求；而载人直升机巡视由于成本过于高昂，只适用于小范围精确巡视，难以大规模推广。另外，局部区域也开始推广无人机巡视，但基本都停留在巡视拍照，人工判断海量照片，发现问题，工作量大，效率也低。在这种条件下研发了智能电力巡检系统，弥补了传统监测手段的不足，提高了电力系统的巡视效果。
1无人机巡检的缺陷与优势
将无人机设备应用在电网输电线路巡检中，可以有效地改变以往人力巡检效率低下、大量人员资源浪费的问题。现价段，无人机巡检处于初步发展阶段，在实际应用中，还存在很多的不足。一方面，无人机设备的体积小，电容量较低，导致巡检时间较短，难以使用在长距离的输电线路巡检中。另一方面，无人机设备的遥控范围较小，存在距离限制，并且系统较为低端，未能实现对拍摄线路缺陷的自动识别。但使用无人机进行输电线路巡检，与传统的人工巡检方式相比而言，具有一定的优势。首先，无人机设备的基础是自主悬停技术和自定导航技术，可以起到防止碰撞输电线路的效果，提高了巡检的安全性。其次，在恶劣的天气中，可以有效的对输电线路发生的问题进行分析，并找出发生问题的位置，便于快速解决问题，恢复电路系统。最后，无人机设备分为手动和自驾两种，在使用中可以根据自身的需求选用适合的类型，在两种操作方式在具体应用中，都可以降低以往巡检中对大量人力的使用，并且还提高了巡检的速度和电力企业的经济效益。
2智能电力巡检系统实现的过程
智能电力巡检系统主要通过对输电线路走廊三维建模系统、塔架故障自动判读识别系统、输电线路智能无人机等三方面进行研究开发。通过无人机对线路通道的巡检，不仅提升了日常巡检的效果，还在应急事故抢险中业发挥巨大作用；当遇到突发、紧急情况必须攀爬到高压线路上巡检时，为了保障巡检人员的人身安全，还会进行线路停电检查。而搭载相应检测设备的无人机能克服因地形、交通、雨雪冰冻以及地震等因素给人工巡视线路带来的不便，在冰灾、水灾、地震、滑坡、夜晚期间巡线检查，所花时间长、人力成本高、困难大，某些线路区域和某些巡检项目人工巡查方法目前还难以完成。面对各种应急场景，可操控无人机迅速到达事故现场，提供实时图传系统，为决策者提供一手的现场视频数据，更科学、合理的做出应急响应方案。
2.1输电线路走廊三维建模系统
针对输电线路走廊，根据客户巡检需求及电力行业线路走廊巡检手段，提出了新的研发思路：通过利用无人机倾斜测绘技术，实现对输电线路走廊建立可视化三维模型；可达到对线路周边环境变化影响线路运行的巡视及分析：第一，实现线路周边树木检查，能及时巡视发现并测定线路周边树木距离导线的距离，便于及时处置；第二，能及时发现线路周边环境变化，比如线路周边是否存在外围施工对线路安全运行构成威胁；第三，线路周边新修建建筑物是否对线路安全运行构成影响，并测量距线路距离。
此项系统的优势是：利用便携式单镜头测绘无人机实现三维线路走廊数据的获取，相比传统的照片判读，可以更加直观高效的进行通道状态判读，是一种成本较低且效率较高的技术手段；为客户呈现出更精准的“可视化线路走廊一览图”。
2.2塔架故障自动判读识别系统
针对线路中塔架部分，区别传统人工处理方式，定制开发了塔架故障自动判读识别系统，利用工业旋翼机进行前端塔架数据采集，通过数据识别系统对前端采集数据进行自主删选、自主判断，来达到对全线路杆塔缺陷自主识别，获取缺陷报告（含线路名称，塔杆号，缺陷名称，巡检时间日期等）；真正实现塔架的精细化、自主化巡检。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆本系统是定制开发的“塔架缺陷自动识别系统”，利用人工智能和机器学习等技术，用计算机判读替代了传统的人工照片判读，大幅降低了人工劳动。应用《塔架缺陷自动识别系统》完成的故障诊断和识别。
2.3输电线路智能无人机
根据输电线路地理环境及巡检要求，提供了三种无人机机型，主要有：固定翼无人机，复合式无人机，多旋翼无人机。固定翼无人机利用其便捷式的操作方式及长航时性能，并结合高清数码相机，来完成对输电线路走廊三维建模前端高清照片数据的采集。复合式无人机，利用其独有的垂直起降方式及快速、长航时的性能，并结合三轴增稳可见光吊舱，来完成对输电线路走廊快速巡检视频的采集。多旋翼无人机，利用其空中可悬停的优势，并结合三轴增稳双光吊舱，来完成对塔架的精细巡检及缺陷照片数据的获取；此飞机可配套“头戴式辅助操作设备”，提升操作人员巡塔的精准性。
引进的无人机产品涵盖了市场主流的所有机型（复合式、固定翼和多旋翼），可应对多种需求和使用环境；并首次在无人机电力巡检中引入了“头戴式飞行辅助设备”，提高了塔架巡检时操纵人员的准确性。应用固定翼垂起复合式飞机，对长距离输电线路进行巡检，单架次巡检距离20km以上，采集电力线路及周边环境变化情况，获得实时视频数据，通过人工辅助来查询、判断异常问题，可快速、有效的防范电力线路，如周边物体对线路的威胁评估，地质环境变化，植物生长，线路上大尺度物体检查如风筝、鸟巢等。
3工业性应用
从2018年10月-2019年5月份进行了大量的应用试验。对各项预定功能逐一进行验证，试验情况如下：
3.1输电线路走廊建模及实现功能
对线路两侧各100米内区域进行3维建模作业。整体测试区域建模分辨率满足：8cm-15cm，位置精度≤1米。可清晰观察线路周边环境状态（如:树木状态，外围违建状态，外围是否存在施工状态）；可在线测量线路周边相关尺寸数据（面积，距离，塌方体积，位置坐标等）；可用来辅助建立线路走廊安全飞行航线。
3.2输电线路快速巡检功能
基于三维模型规划安全线路走廊航线，调整线路飞行高度，具备自主飞行巡检能力；视频中对线路两侧各100米内的地理环境及物体进行实时观测并存储数据。主要体现对线路清晰观察，线路异物观察，塔杆状态，线路断股，蓬松等异常情况观察；视频数据分辨率达到1920×1080，并始终可以观测到线路和塔基的走向及分布，对周围物体的分辨≥0.3m/像原。对于存储的数据可以进行后期缩放处理，缩放倍率≥4倍。
3.3线路塔杆精细化巡查功能
对塔杆实施高清晰照片采集，检查配电装置及金具的状态（如：螺栓，绝缘子，防震锤，均压环完好情况的检查）；通过数据识别处理系统，现场实现大量采集数据的筛选及缺陷识别，报告自主生成（增加了缺陷人工复查环节）。
结束语
随着电力事业的发展和电力系统的逐渐完善，电网的覆盖面积愈加广泛，在为人们提供了更好的电力服务同时，也增加了管理的难度。其中，输电线路巡检工作，受线路长度、地形和气候等因素的影响，会导致巡检的效率降低。而无人机设备的应用，极大降低了各方面条件的限制，提高了对输电线路巡检的效果。
参考文献
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论文作者:王腾 李伟 高宝
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年15期
论文发表时间:2019/12/12
标签：线路论文; 无人机论文; 走廊论文; 数据论文; 缺陷论文; 系统论文; 建模论文; 《当代电力文化》2019年15期论文;