摘要：电力线路巡视有助于发现与解决电力系统运行问题，保证电力系统的正常、稳定运行，尤其将无人机应用线路巡视中，不仅巡视效率高，而且能有效避免人为巡视时安全事故的发生，具有广阔的应用前景，因此，有关无人机在电力线路巡视中的应用研究，是业内关注的重点。
关键词：无人机；电力线路；巡视；应用
众所周知，我国地域广阔，电力线路覆盖范围广，所经环境复杂，人为巡视存在较多问题，不仅巡视效率低，而且巡视人员面临各种危险，甚至引发人员伤亡事故。无人机技术能很好的解决人员巡视存在的问题，大大提高电力线路巡视效率，减少电力线路巡视方面的成本投入，因此，注重无人机在电力线路巡视中的应用研究具有重要的现实意义。
一、无人机类型的选取
电力线路巡视对无人机的抗风能力、续航时间，以及搭载任务系统吊舱方面的要求较高，因此，为保证无人机能顺利完成电力线路巡视任务，应保证无人机选型的合理性。目前，无人直升机和固定翼直升机可应用在电力巡视作业中，不过无人直升机较固定翼无人机优势更多，主要体现在：有效荷载能力强；可垂直起降，并能在空中定点悬停；对起降场地要求低等。另外，发出“降落”指令后，可在无人干预的情况下自主起降，降低起降操作难度，因此，能很好的满足电力线路巡视工作要求。
无人直升机由微型、小型、中型之分，巡航时间、抗风能力以及有效荷载等参数不断提高，因此，应用与电力线路巡视中时，应综合分析巡视内容、巡视地形等因素，使用最佳的无人直升机机型。考虑到无人直升机在超视距的情况下开展巡视工作，因此，保证无人机巡视过程中的通信质量尤为关键。
二、无人机在电力线路巡视中的应用
无人机应用于电力线路巡视中需综合考虑各种问题，如无人机飞行模式、通信链路系统中继模式以及应用模式等，合理选取无人机电力线路巡视模式，有助于巡视任务的顺利完成。
1.无人机飞行模式
考虑到无人机巡视飞行中受到的影响因素较复杂，未防止无人机因故障坠落给电力线路造成破坏，飞行过程中应和电力线路保持一定的水平距离。同时，无人机下方装载有光学任务吊舱系统，以实现对电力线路各种参数的检查。光学吊舱系统内部配备紧密的元件，容易受到电磁场干扰，因此，无人机飞行中应和电力线路保持一定的垂直距离。综上可知，无人机巡视电力线路时应处于线路的斜上方。
巡视过程中采用单向还是往返巡视应根据实际情况而定，当光学吊舱任务系统的扫描视场角足够时，单向巡视便能获取电力线路运行各种信息。当电力线路电压等级较高时，受巡视视角、检测距离等的影响，采取单方向巡视无法全面获取电力线路各种参数，因此，需要控制无人机往返飞行进行巡视。
2.通信链路中继模式
无人机电力巡视中，需接受技术人员控制，保证数据信息稳定、正确传输，因此，选择合理的链路中继模式尤为关键。如电力线路所经环境良好，无人机与测控车之间没有障碍时，可选择直通模式，该模式下无人机与地面车载设备借助无线链路通信，该模式是较为理想的模式。但电力线路巡视中难免出现山峰阻挡的情况，并且还会受线路电磁场、频率选择性衰落、多径效应等方面的干扰。该种情况下，使用直通模式显然无法满足要求，这就需要应用中继转发模式。
无人机中继模式分为地面中继模式、空中中继模式，其中地面中继模式包括基于公网通信中继模式、基于自建地面中继节点的中继模式。基于公网通信中继模式具有运行成本低、覆盖范围广等优点，但存在较长延时，而且面临一定的安全问题，即，任何人均可向任务机发指令。另外，还存在高空效应。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆基于自建地面中继节点的中继方式优点有：中继节点布置可沿线路走廊，而且可将中继设备安装在电力系统杆塔上。不过存在中继节点多，中继设备后期的维护更新工作难度大等缺点。
空中中继模式包括卫星中继方式、基于空中中继平台的中继方式，其中卫星中继模式存在投入成本大，无法满足无人机实时贴近电力线路飞行控制要求，而且存在一些尚未克服的技术难度。基于空中中继平台的中继模式由地面站、中继无人机站、前端无人机载发射端站构成，通过人为控制中继无人机的飞行高度，可大大提高数据链路双向通信范围，通信延时较短。但因中继需要额外的无人机，一定程度上增加无人机控制操作难度，而且在前期设计上耗费大量精力与财力。
针对无人机不同中继模式存在的不足，以及光缆在电网中广泛应用的实际，可采用光纤与无线混合中继模式，以充分发挥不同中继模式的优点，保证无人机电力巡视中的通信质量。
3.应用模式
无人机应用于电力巡视中应综合考虑各种情景，选用最佳的应用模式，使无人机满足山地、平原等不同地形的电力线路巡视工作要求。研究发现，无人机在电力线路巡视中可应用以下模式：（1）基于地面中继的中型无人直升机模式。当任务机和地面测控车间有障碍物存在，或两者距离在直视范围外，可应用该模式。该模式下任务机将采集到的遥测、图像信号，通过无线链路传输给塔架中继终端，而后转发给地面测控车载终端。借助该链路地面测控车发送任务机控制指令。（2）基于空中中继的中型无人直升机模式。当地面中继模式无法满足通信要求时，可使用一台中继机负责信息的转发。该中继机由小型无人直升机充当。另外，考虑到固定翼无人机具有操作方面、投入成本低、抗风能力强等优点，可进一步提高中继的灵活性，可根据实际情况使用固定翼无人机负责空中信息传输的中继工作。（3）微型或小型无人机近距离巡视模式。当任务机与地面测控车间的距离较近，而且中间没有障碍物存在时，可使用该模式，即，任务机终端对吊舱拍摄的遥测与视频数据进行调制、压缩等处理后，借助无线链路传输给车载终端，反之，车载终端可将控制指令传输给任务机。（4）固定翼无人机模式。结合电力线路巡视环境，可使用固定翼无人机进行电力线路巡视，因固定翼无人机具有快速巡视、巡视范围大、巡视距离远等优点，因此，电力线路应急巡检、防灾减灾巡检中可考虑使用该模式。
三、结论
无人机是科技飞速发展的产物，它的出现给人们的生产工作带来诸多便利，尤其在电力线路巡视中的应用，能适应各种复杂的环境，提高电力巡视工作效率的同时，有效防止人为巡视中伤亡事故的发生，因此，做好无人机在电力线路巡视中的应用研究意义重大。本文通过研究得出以下结论：
（1）电力线路巡视中，应用无人机需综合考虑各种问题，尤其应结合电力线路巡视内容、电力线路经过的地理环境、自然因素等内容，综合分析无人机的续航时间、抗风能力、有效荷载等参数，选择最佳的无人机机型，保证无人机能胜任电力线路巡视工作。
（2）应用无人机开展电力线路巡视工作时，无人机应与电力线路保持一定距离，避免电力线路电磁场干扰，以及无人机坠落破坏电力线路，即，无人机应在电力线路斜上方飞行。另外，无人机巡视电力线路过程中保证巡视、控制信息的准确、完整、及时传输尤为重要，根据实际情况选择合适的中继模式，再次基础上选择合适的应用模式，为电力线路巡视任务的完满完成奠定基础。
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论文作者:王国臣
论文发表刊物:《电力设备》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/10
标签：无人机论文; 电力线路论文; 模式论文; 直升机论文; 地面论文; 通信论文; 链路论文; 《电力设备》2017年第27期论文;