摘要：电力企业的发展也在一方面扩大了电网的规模，增大了巡检的工作量和难度。整个电力系统的稳定运行主要受一些自然因素和人为因素的影响，而造成输电线路受到破坏，致使输电线路不能正常运行，而一旦发生故障，必须尽快找到输电线路故障点，因此，在巡检输电线路故障中，采用四旋翼无人机技术可以有效地提高抢修的效率。
关键词：多旋翼无人机；岫岩地区；输电线路；巡检
一、现阶段输电线路巡视的主要问题
1.1输电线路巡视检查的主要内容
①线路本体。地面与基面：回填土下沉或缺土、水淹、冻胀、堆积杂物；杆塔基础：破损、酥松、露筋、基础下沉、保护帽破损等；接地装置：断裂、严重锈蚀、螺栓松脱、接地带丢失、接地带外露等；拉线及基础：拉线金具等拆卸、拉线棒严重锈蚀或蚀损、拉线松弛、断股等；绝缘子：伞群破损、严重污秽、有放电痕迹、弹簧销、钢帽破损等；导线、地线、引流线、屏蔽线、OPGW的散股、断股、断线、放电烧伤、悬挂漂浮物、弧垂过大或过小、严重锈蚀、覆冰、舞动、风偏过大、对交叉跨越物距离不够等；线路金具：线夹断裂、裂纹、磨损、销钉脱落或严重锈蚀，均压环、屏蔽环、螺栓松动，防震锤跑位等。
②附属设施。防雷装置：避雷器动作异常、计数器失效、破损、变形、引线松脱等；防鸟装置：鸟刺的破损、变形、螺栓松脱等；各种监测装置：缺失、损坏、功能失效等；杆号、警告、防护、指示、相位等标识的缺失、损坏、字迹或颜色不清、严重锈蚀等；防雾防冰装置的缺失、损失等。
③架空线路环境通道。建筑物、树木与导线的安全距离不足等；线下有危及线路安全的施工作业等；线路附近有烟火，有易燃、易爆物堆积等；采动影响区，地面出现裂缝、坍塌等情况；线路附近有危及线路安全的漂浮物等。
1.2输电线路巡视
对输电线路进行巡视，是保证输电线路安全运行的基础，目前主要采用的巡视制度主要有三种，即正常巡视、故障巡视和特殊巡视。而随着技术的发展，目前巡视工作也开始向状态巡视方向发展，而且加强了各种监控设备的应用。但无论采用哪种巡视制度，其离不开地面巡视这一最基本的手段，但由于在目前制度执行过程中主要是人工巡视，这样就给巡视工作带来了一定的制约。
二、无人机技术的概述
2.1技术要素
在巡检输电线路时，经常使用专门的遥控直升机（UH）和四旋翼无人机（M4R），UH的组成部分包括：遥控直升机本体、减振悬挂装置、影像采集传输设备、地面摄像监视和操控系统等，后台的工作人员主要是利用无线图像传输设备，将UH在飞行过程中采集到输电线路的目标视频图像传送回来，以此对输电线路存在的故障做出及时判断；M4R其组成部分包括地面站和M4R无人机，M4R中设置了无线图像传输设备和无线微型高分辨率图像采集设备等，因此，采集到的输电线路的特定目标清晰度很高，并能进行远程传输，同时，M4R应用了4个旋翼对称分布的方法，进而形成的气动布局，在起降和悬停方面性能良好。
2.2功能概述
在巡检过程中，通过人工遥控使UH无人机飞行到输电线路安全距离范围之内，并悬停在输电线路附近，进行采集图像，并通过无线图像传输设备传输到后台；而地面站会发出指令引导M4R无人机沿着输电线路飞行，并在离输电线路安全距离的位置悬停，即完成M4R无人机自主悬停在安全的空间位置的功能，以便拍摄图像时，可以保证各角度的清晰度，另外，工作人员要想调整图像采集设备和被检测设备，只需对航向和M4R的减振云台进行调节即可。其中，M4R地面站除了具备引导M4R无人机飞行到预定的位置、保持与M4R无人机的遥控遥测通信的功能之外，还具有很多功能，如：控制飞行状态、接收无人机传输检测图像、控制无人机云台状态等。
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三、四旋翼无人机在输电线路巡视中的优势
人工巡视往往通过肉眼、望远镜以及红外热像仪等设备对输电线路的状态进行观测,但是为了保障自身安全性,使得观测的数据受到了限制。然而,通过空中巡航实现对输电线路监测的无人机而言,往往可以有效地发现销钉脱落、金属锈蚀以及导地线断股等问题。虽然载人监测直升机也可以发现这类的问题,但是受限于高成本和空域限制,导致其实际应用的效益并不高。具体来看,利用无人机搭载巡检设备来完成输电线路巡视工作,主要有以下优势；
不受地形、地势以及安全性等因素的限制,可以进行多角度和近距离的观测。不仅提高巡查的质效,也减少监测人员的劳动强度和风险。
通过四旋翼无人机的悬停功能,可以利用巡查仪器对输电线路的各构成部分进行录像和拍照,而且还能进行实时传输,让地面测控站可以尽快进行分析和决策,提高了故障处理的效率。
四旋翼无人机具有携带方便、使用灵活以及工作效率高的特点。检测人员可以通过随身携带或者车载,在达到现场之后也可以迅速投入使用,完成工作之后尽快回收,并转移到下一个作业点。
四、输电线路巡航监测中四旋翼无人机的应用
4.1短距离巡检工作
四旋翼无人机受限机体大小,往往续航能力不足,通常用于半小时以内的巡查工作,而且不能超过5公里的距离。然而,这一问题已经在能源不断发展的过程中得到了逐步的改善。
事实上,四旋翼无人机已经能够替代人力对输电线路进行常规巡视和全景航拍了,尤其是在高山和急流等人力难及的特殊地形,甚至是自然灾害的高危时期,也能良好地完成巡查任务。四旋翼无人机在短距离巡视的过程中,可以选择人工控制和自主导航等多种工作模式,输电线路巡视人员可以根据工作的需要和实际的情况进行工作模式的具体选择。
4.2设备定点检查工作
四旋翼无人机飞行所具备的高机动性和悬停稳定性,对于高空输电线路和设备的观测具有良好的适用性,并且通过图像或录像传输的方式供技术人员进行反复地分析和研究。在实际应用中,通过定点核实可以对设备缺陷的详情情况进行录制,方便对设备的损毁具体情况进行仔细辨识。而且这种对于线路故障的观测也有效地减少了工作人员的劳动强化,减少其登塔的频次,有效减少了带电作业查找安全隐患。可在线路大型检修作业前进行技术勘测,提前检查设备状况,便于检修方案的制定。针对不同的检查部位,严格落实安全飞行控制措施,并根据监控拍摄的部位及相应角度等要求,采取不同的工作模式。
结语
虽然四旋翼无人机功能性能够满足输电线路的巡查工作,但是由于该项技术的研究还处于初步实践的阶段,不少的功能还有待进一步完善,例如续航能力、飞行控制的稳定性和智能性,巡检工作的操作规范,等等。因此,在后续的实践工程中,还需要进一步加大研究的深度,确立并完善无人机的操作规范,进一步推动输电线路的巡视质效提升。
参考文献
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作者简介：
曲大春 男 满族（1977-2-4出生）单位：国网岫岩满族自治县供电公司。 研究方向：无人机在电力系统应用。
论文作者:曲大春
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/9
标签：无人机论文; 线路论文; 旋翼论文; 工作论文; 设备论文; 锈蚀论文; 图像论文; 《电力设备》2017年第30期论文;