摘要：随着电网规模不断扩大，架空输电线路故障现象也面临多方面困扰，传统人工线路检修工作压力较大，效率较低，无人机在架空输电巡检中发挥了重要作用。下面文章主要对无人机在架空输电线路巡检中的应用展开探讨。
关键词：无人机；架空线路；线路巡检；输电线路
引言
随着社会经济的快速发展，对于电力的需求也在增大，输电线路越来越长。输电线路是电力系统的主要组成部分，输电线路的稳定运行是保证电力系统稳定运行的关键所在。因此，展开对于输电线路的巡视工作有利于保证电力系统的稳定运行。传统的人工巡视不仅效率低，而且在面对特殊地形时往往无法开展巡视工作，尤其是在遇到丘陵、高山、沙漠等特殊地形的情况下。除此之外，人工巡视花费时间长，耗费的成本高。虽然通过基于直升机的人工巡视能解决部分问题，但是直升机成本过高，无法大规模进行应用。为了保障电力系统的安全稳定运行，对于输电线路的巡视工作积极采用先进、有效的新措施十分关键。
1无人机巡检技术相关概述与应用优势
无人机巡检是将可见光红外热像仪、遥感设备及数码相机等设备搭载在无人机内部，实现对输电线路巡视检查的新型巡检技术。无人机巡检系统由无人机分系统、任务搭载系统及综合保障系统三部分构成。其中，无人机分系统由无人机驾驶航空器、地面站及通信系统构成，向无人机发布遥控指令完成飞行任务；任务搭载系统主要完成信息采集、记录和检测等功能，主要由光电吊舱、云台及地面控制装置等构成；综合保障系统主要是无人机的工作站设备，包括供电设备、动力设备及储运车辆等。与传统的人工巡检相比，无人机巡检技术具有如下优点。第一，无人机可以垂直起飞和降落，不需要任何辅助设置，不需要铺设专门的跑到和机场，在野外可以随时起飞和降落，方便随时对线路进行巡视。第二，无人机飞行的精度比较高，可以根据巡检要求，随时调整无人机的角度，可以让无人机进行前飞、后飞及侧飞等各种飞行模式，从而全方位对线路进行检查。一旦发现问题，无人机可以及时将采集的数据信息发送到控制中心，便于控制中心对问题线路进行分析，并采取有效的措施，防止故障的发生。无人机巡检技术弥补了人工巡检在复杂地形巡视不足。第三，无人机具有智能控制技术，可以根据巡检的要求，调整无人机的飞行高度、飞机飞行的方向和航线，具有较强的容错性能，适应野外负责的飞行任务。第四，无人具有一定的空间，可以在无人机内部搭载红外热像仪、高清摄像头等设备。红外线成像仪可以监测输电线路的温度，如果输电线路的温度存在异常情况，可以及时发现并分析问题的原因，并及时处理。高清摄像头可以拍摄选检线路的电力设备运行情况，并将拍摄的视频和图片发送到数据中心，便于数据中心对视频、图像进行分析。
2无人机在架空输电线路巡检中的技术分析
2.1飞控系统技术
在基于无人机的输电线路巡视中,通过应用飞控系统,能够完成对无人机飞行的高度、速度、航线等参数的控制与前期设定,能够让无人机实现自动的起飞、盘旋、降落。同时,在无人机的实际飞行阶段,在飞控系统的支持下,还能够实现对飞行任务的实时调整,并使得无人机自主完成巡检区域视频、图像等级记录。对于飞控系统来说,其主要由通信模块、电源模块、卫星导航模块、地面站软件系统、飞行控制模块、速度控制模块等构成,为无人机的自动驾驶提供了支持。
2.2无人机巡检航线规划
在使用无人机设备进行巡检前,还应先规划好航线,常见的航线类型有两种,即三角航线、直线航线。其中,三角航线比较适用于无人机设备升空场地横向输出的线路,并且档距相对较大,无人机设备难以接近输电线路的保护区,不会对线路造成影响。但这种航线规划方式,实际应用在线路巡检作业中时,会增加设备的控制难度,这就要求操作人员熟练掌握设备操控技术,可以精准的进行判断和调控。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆不同于三角航线,直线航线更加适用于升空场地势平坦,并且档距相对较小的线路中,在进行无人机设备拍摄作业时,要求线路顺光,这样才能保证拍摄的效果。
2.3图像传输技术
无人机上的摄像头可取代人眼控制输电线路的巡视检测，将有问题的线路传给操作人员进行判断和确认。无人机上要同时装备摄像头和图像传输机，才能保证操作人员获得清晰的图像。为了保证传输效率，无人机需要采用压缩算法对图片进行压缩，因此无法保证图像的清晰度，这就需要选择合适的图像传输技术。此外，由于输电线路常年暴露在野外，经过自然环境的打磨对其进行确认会比较困难，要对故障点进行分析检测，需要无人机在故障部位进行悬停，这样才能有效地对出现的问题进行排查。
2.4激光雷达探测技术
激光雷达探测技术是向探测对象发射激光信号，激光信号将探测对象的信息反射回来后，与原来的发射信号进行对比分析，经过处理以后可以获得探测对象的位置、距离、方位、速度及形状等参数。激光雷达探测器可以实现零高度工作，即便距离比较近的物体也可以实现探测。激光雷达探测系统使用的设备体积小、质量轻，适合无人机线路巡视要求。激光雷达探测技术可以获取高精度、高密度云空间数据信息，并利用高分辨率的数码相机进行摄影，然后利用计算机软件提取相机的数据信息，建立三维模型，然后发现电力线路故障位置、距离和方向，提高线路巡检的工作效率和质量，不需要巡检人员一一对线路进行巡检，就可以完成巡检的工作任务。
2.5通道巡视技术
在输电线路的通道巡视中,通过应用无人机,能够实现对线路安全范围内中的违章施工、违章建筑物、污染源、防洪排水设施等进行检查。在这一过程中,为了进一步提升对危险源与输电线路路径之间相关位置关系的分析效果,需要在无人机获取的原始影像的基础上,完成相应的正射影响成果,将其应用于面积、距离等的观测量。通过这种方式,能够帮助相关人员更好的完成输电线路内安全隐患信息的辨别,提升现场事故处理的响应率。同时,这些影像信息也可以为追责工作提供证据支持。
3输电线路巡视中无人机的应用内容
在输电线路巡视中应用无人机，除了可以对线路故障进行巡视外，还能获得输电线路的各项数据。对于输电线路可能存在的故障，无人机巡检成为快速发现并解决故障的重要手段，在以后很长一段的时间内，无人机巡视将成为线路巡视的主要手段。首先，输电杆塔检测应用。输电杆塔由于自身高度较高，如果采用人工检测方法进行检测，会为检测人员带来一定的安全风险，同时检测过程也会耗费较长的时间，而利用无人机进行输电杆塔的检测就可以有效解决这一问题。其次，常规检测应用。根据相关的制度规定展开定期巡检，实时监视线路运行状态，并在勘察现场地形的同时收集相关的数据信息。另外，故障检测应用。利用现有的技术参数对线路进行巡检，检测输电线路是否存在故障，并通过多角度对比参数进行分析，对故障发生的区域进行定位，从而使故障处理效率达到最高。同时，特殊检测应用。当部分地区出现特殊情况或特殊环境时，需要借助无人机技术进行巡检操作，对线路周围的异物进行清理。
结语
综上所述,无人机在输电线路巡视中有着较高的应用优势,需要相关人员重点关注与应用。在飞控系统、图像采集与处理的支持下,将无人机应用于精细巡检、通道巡视以及故障与特殊巡视中,降低了相关人员的工作量,提升了输电线路巡视的工作效率。
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论文作者:徐坤,徐广明,唐光辉
论文发表刊物:《电力设备》2019年第23期
论文发表时间:2020/4/13
标签：无人机论文; 线路论文; 航线论文; 故障论文; 技术论文; 系统论文; 设备论文; 《电力设备》2019年第23期论文;