摘要：随着经济社会的不断发展，我国配电网公里数也在不断增加，配电网线路多数为野外架空线路，现场环境及气象条件复杂多变，避雷设备、导线、绝缘子等经过长时间运行且在各种外力的长期作用下，会出现锈蚀、断股等问题。传统的线路人工巡视模式应用于配电网架空线会耗费较大的人力和物力，造成较大资源浪费，且巡检工作效率及质量均相对较差。基于此，本文对无人机在配电网架空线中的实际应用进行深入探讨，旨在为配电网架空线路新型巡线模式的建立和应用提供更多有价值的参考依据。
关键词：配电网络；线路故障；无人机巡视
引言
以往对于配电网架空线多是依靠人工进行逐个塔杆的巡视检查，但是因为巡线工作量巨大、地理环境复杂的特征，给巡检人员工作带来了许多困难和不安全因素。传统的人工巡检模式造成了人员与资源的浪费，而且巡检工作的开展效果较差。配电网架空线经历了直升机、动力伞和机器人巡检发展后进入到了无人机巡检时代。在配电网架空线巡视工作中引入无人机巡检技术，可以有效提高巡检作业的质量和效果，提高电力行业生产自动化能力和水平，创造了良好的经济效益以及社会效益。
1无人机在配电网架空线的巡检中具有重要意义
无人机作为先进的巡视手段，最大的优势是无人机不需要人员驾驶，只需要地面操作员进行远程控制无人机飞行和进行作业即可，避免出现意外事故造成人员伤亡，故可以用来执行危险系数大、工作强度高的巡视任务，满足在野外巡视配电网架空线的要求，能够有效避免不利影响和人员损伤，减少资源浪费，使巡检工作更为精细且工作效率高，大大提高配电网架空线的巡视工作质量，杜绝更多配电网架空线路的安全隐患，提高电力行业与无人机的智能化和信息化水平，为我国创造更多经济效益和社会效益。
2无人机应用于配电网架空线巡查原则
2.1日常巡视原则
无人机主要应用于基础、导线、接地装置、杆塔倾斜等机巡无法检查的区域，实施近距离查看，一些位于山坡、河网、山坡等人工接近难度较大的杆塔，选用无人机巡视为主，人工巡视为辅的模式；人口密集区域、市区均以人工巡视为主，无人机巡视为辅。
2.2特殊巡视原则
出现自然灾害或者非人类所能抵抗的天气状况，如山体滑坡、洪水、泥石流、大型冰雹、大型风雨等，若满足无人机可使用条件，先选择无人机进行巡查，如果条件不允许，则需要人工巡视。如交叉跨越、树障、夜间巡视、红外测温等可以人工巡视为主、无人机巡视为辅。
2.3单线路故障巡视原则
单线路故障巡视作业的实施应该优先采用无人机巡视，通过无人机实施快速飞跃，实现快速将路径定位。
2.4自然灾害巡视原则
无人机能够实施现场勘测，因此可更加快速、及时获取信息资料，为抢修人员抢修工作的开始获得第一手现场资料，进而能够为抢修设备以及人员准备提供更加有效、及时的参考，促进抢修工作效率以及质量得到有效提高。
3无人机巡视功能的实现
无人机巡视配电网架空线需要具备飞行控制技术，满足配电网架空线路里程的要求，设定合适的遥控距离。还要具备北斗导航技术，能够自我定位、实时跟踪与地面控制平台保持通信。同时保持飞行平稳有利于无人机所搭载的高分辨率摄像头及时抓拍与拍摄高清晰度画面。更重要的是，无人机能够快速识别杆塔、线路、绝缘子等架空线路相关设施，及时判断故障，并且能够针对危险故障发出警报通知，全程巡视过程需要录像，以便再次检查线路故障并且留存数据以便日后校对。
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4无人机巡视的应用
4.1无人机巡检关键技术
将无人机应用于配电网架空线路巡查须具备如下技术：第一，飞行控制技术。无人机需具备GPS导航控制功能、地理匹配功能、线路以及杆塔跟踪控制功能，未来无人机线路巡视的发展方向是自动化和智能化。第二，具备机体稳定技术。无人机在开展巡查作业过程中能够稳定飞行，或能够在安装可视红外摄像系统、携带可摄像云台情况下能够保持平稳的飞行状态，进而保证能够高分辨率拍摄地面杆塔航空影像。第三，具备杆塔跟踪识别技术、快速对焦成像及测绘控制摄像曝光技术。无人机巡线只有具备这些技术，才能在作业过程中快速生成高清线路、杆塔、绝缘子、周围环境等可视红外影像，如具备配备线路故障识别摄像技术能够取得更加理想的巡查效果。
4.2无人机飞行模式
无人机飞行过程中为了避免气候因素的影响以及降落时对架空线的损坏，通常需要保持一定的距离。在考虑到各种因素的影响下，无人机巡视时通常是在高架线的斜上方飞行。为了提高巡视的效率，当光学吊舱具备较好的扫描条件时，无人机仅需要沿着高架线巡视一次即可。若线路电压较高，吊舱受到距离或视角的影响，单次巡视无法满足实际需求，则需要沿着高架线两测进行往返巡视，从而确保巡视检查的需求。
4.3飞行及中继模式
应用无人机实施巡检作业时，应选择于高架线斜上方飞行，减少影响因素。光学吊舱系统扫描视角良好情况下，无人机可单项飞行开展巡检作业，提高线路巡检的效率。线路电压等级较高时，须沿高架线两侧，往返开展线路巡检作业，提高巡查质量。为了使无人机超视距线路巡检要求得以实现，须充分利用中继转发通信模式。该种模式包含地面以及空中中级转发模式等。空中中继转发模式优势主要体现为巡检灵活、系统结构简单、维护便捷等。地面中继转发模式优势主要为成本较低，但工作模式具有复杂性，且运行和维护均存在一定难度。
4.4无人机的巡视应用模式
由于野外地形条件以及天气条件的复杂性，往往需要考虑利用不同类型的无人机与中继转发通信模式的科学组合方式。主要存在以下几种，实际操作需要从其中合理选择巡视应用模式。（1）当无人机与地面控制器距离超过监控有效距离时，可用中型无人机与地面中继转发通信模式，无人巡视所获取的数据传输给杆塔上的中继设备，再由中继设备传输给地面控制器，实现对无人机全程控制的安全可靠性要求。（2）当野外条件复杂或者中继设备安装困难时可以采用中型无人机与空中中继转发通信模式，进行巡视的无人机将数据传输给中继无人机，再由中继无人机传输数据给地面控制器。
结语
传统的配电网架空线路巡检方式主要是采用人工巡视方式，巡视工作量大、效率低、条件艰苦和环境恶劣，甚至技术人员会有生命危险，尤其是山川、河流、沟谷以及自然灾害影响地区会容易造成意外事故导致人员损伤。现在无人机技术发展迅速，其性能越来越稳定，功能多样化，加上与人工智能技术相结合，使其能在配电网架空线中的巡视方面发挥更大作用，有效减少资源浪费以及避免人员损伤，为我国创造更多经济效益和社会效益。
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论文作者:赵守成,王国权,韩峰
论文发表刊物:《电力设备》2019年第14期
论文发表时间:2019/11/21
标签：无人机论文; 线路论文; 配电网论文; 模式论文; 杆塔论文; 作业论文; 架空线论文; 《电力设备》2019年第14期论文;