关键词：输电线路;无人机;毫米波雷达;导线;规避
引言
将无人机设备应用在输电线路巡检中，不仅可以满足新时期对电网巡检的需求，降低对人力资源的使用，而且还可以在一定程度上提升对电力系统的管理水平，保证电网的高效、稳定运转。因此。电力企业在进行输电线路巡检时，应重视对无人机设备的应用，从而促进电力企业经济效益提升。
1 输电线路巡检的内容
输电线路的巡检工作较为复杂，在具体的巡检过程中会涉及到多个方面的巡检工作，其中包括电力设备的巡检、附属设备的巡检以及对线路主体进行巡检。每个巡检环节都非常重要。通过输电线路的巡检能够第一时间发现电路中的一些问题，从而进行及时的修复，保证输电线路能够正常运行。对于输电线路的巡检一共分为三种形式，分别是正常巡检、故障巡检以及特殊巡检。这三种形式的巡检都是采用人工在地面进行巡检的方式，只有在极特殊的情况下，才会登到踏顶进行巡检。因此工作人员在地面上的巡检存在一定的局限性，有时无法准备的排除一些故障。每条线路在运行的过程中，都有着不同的要求，因此在进行巡检的过程中应该根据具体的情况选择最为合适的巡检方法。我国目前使用的巡检方式一般都是人工在地面进行巡检，这样的巡检方式具有很多弊端，其中最为严重的就是无法准确的了解线路的运行情况，不能充分的考虑各方面的因素，因此会造成资源的浪费，同时也就无法保证线路需运行的稳定性和安全性。
2 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。
3 输电线路规避系统设计
3.1 腔体设计
采用LTCC多层技术共同设计，提高输电线路回避系统的通用性，满足无人机挂载要求，实现毫米波雷达小型化设计。LTCC收发器部件必须合理地放置系统的各个部件，尤其是埋在基板内部的组件。LTCC衬底集成波导谐振器结构平面图如图1所示，矩形波导的宽度为a，矩形波导的长度为b，两层金属板的距离为h，连接上下两层金属板的通孔的半径为d，两个相邻通孔的距离为s，电磁波的LTCC介质中的波长为λ。衬底集成波导的电磁场辐射和反射损失主要受金属化通孔直径与相邻金属化通孔之间的距离影响，间距越小，电磁场辐射损失就越小。根据理论分析和实验验证，s<λ，s<4d时基板集成波导腔特性等同于现有的金属波导。
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图1基片集成波导谐振腔结构俯视图
3.2 折叠型边缘耦合带状线滤波器设计
传统的平行线边缘耦合滤波器使用折叠式边缘耦合带线滤波器，因为单向长度太大，无法实现系统的小型化。过滤器使用折叠结构，边缘耦合带线之间的直角连接会引起寄生电感和寄生电容，并且必须修改现有过滤器的大小。将经典理论得到的过滤器大小导入模拟软件中进行优化，使用网络合成方法将等衰变作为条件进行频率转换，综合成低通原型滤波器，然后采用倒置和频率变换得到带通滤波器，最后使用边缘耦合带线而不是每个组件来获得过滤器的结构。
3.3 垂直传输通孔等效模型设计
基于LTCC技术的三维立体多层电路封装中，不同层之间的信号传输主要是采用垂直通孔过渡，实现三维电路中微带线－带状线、带状线－带状线的垂直互连，如图2所示。微带线传输的是准横电磁波(TEM)，带状线传输的是横电磁波，垂直传输通孔类似于同轴线结构，传输的也是横电磁波。由于传输线和垂直传输通孔之间的不连续性，随着工作频率的升高，会产生色散效应，激励高次模，降低传输特性。在频率较低时色散效应很弱，场的纵向分量很小，可以忽略。但是在毫米波波段这样较高的频率色散效应很强，不能忽视，在设计中加以考虑。
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图2多层垂直互联结构
4 无人机在输电线路检修巡视中的应用
4.1 不受地形的限制
借助无人机巡检输电线路，可以进行近距离、多角度的对输电线路中的部件，例如导地线、绝缘子以及金属的部件设备进行详细的观察，相比较传统的人工巡视方法来讲，无人机巡视输电线路不会再受到地形因素的影响，这不仅仅很大程度上提高了输电线路巡检的效率，而且大大地降低了人工作业的风险隐患程度，提高了巡视人员的生命安全保障系数。
4.2 提升输电线路巡检的效率
传统的人工巡检方式，需要投入大量的物力、人力及时间，在地形比较复杂的地区，巡检人员往往需要付出更多的时间与精力，而且巡检的结果往往精度并不高，传统的人工巡检方式效率低下，且作业精度也不尽人意。但是，无人机巡检方式，不需要巡检人员在时时刻刻地跟着巡检线路，不仅仅节省了大量的人力与时间，还避免了资源浪费的情况，哪怕在环境恶劣、地形起伏大且复杂的情况下，无人机巡检也能像往常一样尽心高效的巡检工作。
4.3 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。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。
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。
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论文作者:李小龙
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年 18期
论文发表时间:2020/1/16
标签：无人机论文; 线路论文; 波导论文; 设备论文; 航线论文; 方式论文; 带状论文; 《当代电力文化》2019年 18期论文;