1中国科学院等离子体物理研究所2中国科学技术大学
0引言
电网规模的快速增长对运维技术提出了新要求。根据国网公司"十三五"电网规划，未来五年电网将继续大规模增长，电网运行安全性要求也越来越高，依靠人力为主的传统运维检修模式无法实现资源的优化配置，制约了运检效率的提高。近年来民用无人机技术发展突飞猛进，在气象遥感、通信中继、农林与环境检测、电力巡检等领域蓬勃发展。与此同时，无人机在民用领域的安全隐患也不容小觑，目前已有专门针对无人机的电子对抗装置，无人机的安全配套机制也亟需研究完善。
1无人机巡检外部形势
民用无人机蓬勃发展的历程中同样潜伏着各种各样的风险。如近年来屡见报端的无人机干扰民航客机事件，无人机坠落造成的设备财产损失和人员伤亡事件等。如何通过技术和管理手段有效规范无人机的安全飞行迫在眉睫。2015年国家电网有限公司编制了《架空输电线路无人机巡检作业安全工作规程》，2016年国务院办公厅38号文印发《关于促进通用航空业发展的指导意见》，从国家层面支持指导民用低空基础设施建设、低空空域开放和民用无人机产业的健康发展。大疆等行业领军企业通过在机场、政府机关、电站等敏感地区建立电子围栏，通过电子围栏的方式将无人机飞行区域划分为禁飞区、限高区、可飞性区，在技术上限制无人机飞行作业范围，有效保证了其生产无人机的安全运营。本文将结合电力巡检作业实际，以巡检作业现场为脉络，梳理巡检作业中的各种安全影响因子，根据巡检作业经验给出相关应对措施，保证电力巡检作业的安全运行。
3电力无人机巡检作业类型
自2014无人机进入电力巡检作业以来，经过近五年的发展，目前已在可见光常规巡检的基础上发展出360全景摄影作业、激光扫描作业、多光谱扫描作业、倾斜摄影作业、喷火清除异物作业五大类二次作业类型，覆盖输电线路的杆塔精细化巡检、通道快速扫描作业、线路异物的快速清除、数字地理三维模型建立等输电线路运维检修作业的多个领域，无人机技术的引入从多方面提升输电线路的智能化管理水平。
4、无人机巡检定量风险评价法
在识别无人机巡检作业危险分析方面，定性和半定量的评估是非常有价值的，但是定性评估只能提供一种抽象概念，缺乏足够的定量化数据，难以为电力管理人员提供决策依据。特别是在复杂的，并存在危险的流程化作业，在这种情况下，必须能够提供完整的定量计算和评价。定量风险评价可以将风险的大小完全量化[1]。RBSA(risk based secu rity assessment,缩写为RBSA)能够定量地抓住决定安全等级的因素:事故的可能性和严重性。因此在无人机巡检作业安全风险中,我们将风险定义为: 事故发生的概率×事故产生的后果。
5、作业条件危险性评价法
无人机电力巡检环境通常位于户外偏远地带，受地形地貌及周边作业环境影响较大。通过固化无人机巡检作业基准模型，以实际巡检作业环境与基准参考环境的对比为基础，将作业条件的危险性作因变量(D)，事故或危险事件发生的可能性(L)、暴露于危险环境的频率(E)及危险严重程度(C)为自变量，确定它们之间的函数关系。由无人机巡检作业专家根据实际经验给出3个自变量在各种不同情况的分数值，采取对所评价的对象进行"打分"，然后根据公式计算出其危险性分数值，再在按经验将危险性分数值划分的危险程度等级表或图上，查出其危险程度。根据以上条件，建立危险性评价函数D=L*E*C,作为评价标准。通过以上的定量化评价，可为无人机技术和管理人员提供有利的定量化的决策依据。
6无人机巡检作业安全因子分析
6.1人员安全性分析
人员安全性行为是无人机系统安全运行的必要条件，人的行为受很多因素影响。这些"行为成因要素"包括人的内在属性，如紧张、兴奋和经验因素，也包括外在因素，如工作时间、作业环境、工作负责人的监督行为等都会直接影响无人机操控手的安全决策，汇总以上影响因子，由专家进行打分加权，制定评价模型。
6.2设备安全性分析
电力专用无人机巡检系统主要包括无人机本体和机载吊舱设备，设备安全性评估主要从以上两部分着手。无人机本体安全性主要受作业时长、存储运输条件、维修保养程度四方面因子影响。无人机机械部件存在平均无故障时间，约为50h[2]，随着作业时长的增加，无人机发生故障的风险逐渐升高，定期的更新维护可有效降低故障发生的概率。根据以上所分析的设备安全性属性，建立线性相关函数，即可量化安全性评价指标。
6.3环境危险性分析
无人机巡检户外作业受天气、交通、区域、空域等外部作业环境的叠加影响存在各种各样的风险。天气影响因子中包括一年中的24节气和雨雪冰雾雷五类气候因子影响，交通影响因子包括道路和地形两类影响子类。道路影响因素中主要包括国道、省道、县道、乡道、村公路以及专用公路六个等级，根据无人机实际巡检作业交通路径，将道路因子优化分级为主干道、分支道和泥泞道。地形因子划分为平原、丘陵、山地、河网四大类。区域作业环境划分为人员活动密集区、无线电干扰区、通讯阻隔区、大风或切变风多发区、森林防火区和无人区七大类。空域范围划分为三大因子，分别是禁飞区、限高区和可飞区。通过以上的细化分析，即可完成作业环境的精准建模。
7结束语
随着电网运维智能化水平的不断发展，无人机电力巡检作业必将深度覆盖到电网运维检修的各个领域。因此有必要对无人机巡检系统的安全性做出更加细致准确的评估。同时一个准确的安全评估模型，可以有效地降低电力生产的运行成本。无人机巡检系统的安全运行受作业人员、作业环境、设备状态多方面因素的综合影响，本文通过构建安全评估数学模型，总结分析了无人机巡检系统作业过程中可能发生的各种安全隐患，为后期无人机巡检安全作业奠定了一定的基础。
参考文献
[1] 陆波，唐国庆. 基于风险的安全评估方法在电力系统中的应用[J]. 电力系统自动化. 2000(22): 61-64.
[2]张详全,苏建军.架空输电线路无人机巡检技术[M].2016
作者简介：万能，1990年-，男，硕士研究生，电力工程师，主要从事输电线路运维检修工作。
宋执权，1975年-，男，博士，研究员，主要从事超导磁体失超保护开关系统的研究。
论文作者:万能1，2宋执权
论文发表刊物:《中国电气工程学报》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/24
标签：无人机论文; 作业论文; 因子论文; 电力论文; 环境论文; 风险论文; 危险性论文; 《中国电气工程学报》2019年第2期论文;