摘要：随着科学技术的发展，在电力巡检中采用无人机技术已成为大势所趋，然而其中存在的通信能力制约问题一直是影响相关技术在实际应用中推广和普及的关键。文章在总结传统输电线路巡检技术的基础上，阐述了无人机线路巡检技术的应用优势及其发展现状，分析了在巡检过程中路径规划优化和线路故障诊断及预测，并探讨了它的不足和应用发展前景，为基于无人机线路巡检的研究提供参考。
关键词：无人机；巡检；配电线路；技术；应用
1导言
在电力系统中，由于网线分布广、设施布置复杂等原因，对于输电线跟的维护与检修一直是急待解决的技术难题。为进一步提高线路维护与检修的效率和质量，无人机技术被引进到相关的电力线路巡检工作中。
我国目前已形成华北、东北、华东、华中、西北和南方电网共6个跨省区电网；10千伏以上输电线路已达到近151.4万公里。根据相关数据表明，我国每年电力行业整体投资约为1000亿元，其中硬件设施为73%，说明输电设备在国家电网建设上比重越来越大，随着电网的日益扩大，巡线的工作量也日益加大，100公里的巡线工作需要20个巡线人员工作一天才能完成。因此传统的巡线方式已经满足不了现代电力系统的广泛需求。目前，国家电网已有巡检半径超过100公里的大型无人机投用，该大型无人机任务载荷80千克、续航时间6小时、有效巡航速度30-120千米/小时、有效巡视半径100公里、抗风能力6级。该机具备自主起降、三维程控飞行、在线自检和冗余容错等功能，能满足大部分山区、高原电力巡线的复杂气象、地形条件和海拔高度。
2 10kV 配电线路设计基本过程
很多地区的 10kV 配电线路运行环境比较恶劣，容易受到各种外界因素的干扰，在设计 10kV 配电线路时应充分考虑到各种影响因素，这也给 10kV 配电线路设计带来很大难度，使得 10kV 配电线路设计更加复杂。为了提高 10kV 配电线路设计的合理性和科学性，应全面分析各种因素之间的内在联系，10kV 配电线路设计要按照以下流程：第一，相关设计单位接到 10kV 配电线路设计工作以后，首先根据要设计要求明确和测量 10kV 配电线路的起点、终点确定10kV 配电线路的长度，然后明确和测量 10kV 配电线路的起点、终点，接着确定 10kV 配电线路导线截面；第二，全面勘察 10kV 配电线路周围的地形地貌，对于 10kV 配电线路沿途的地势地形情况了然于心，结合实际的地形情况，运用计算机专业软件系统编制 10kV配电线路设计方案，和现实情况进行科学对比分析，然后准确进行分析和计算，绘制更加准确、详细、完整的 10kV 配电线路路径图；第三，完成 10kV 配电线路路径图以后，结合 10kV 配电线路设计要求，根据 10kV 配电线路的档距、导线截面、气象天气、地形地势等，合理设置杆塔；第四，结合 10kV 配电线路设计方案，分析其经济性，编制完整、详细的 10kV 配电线路设计预算文件；第五，在 10kV 配电线路设计准备阶段，仔细对比各个设计方案，结合实际情况，选择经济合理、技术可行的设计方案，按照相关设计要求适当调整和优化，完善设计内容，为 10kV 配电线路设计奠定良好的基础。
3无人机的研究设计分析
从类型方面分析，固定翼无人机电力巡检典型作业任务规划，以线路通道巡检为主，解决如周边物体对线路的威胁评估，地质环境变化，植物生长，线路上大尺度物体检查如风筝、鸟巢等；小型中型旋翼机主要任务是塔体的精细巡检，其中小型多旋翼主要用于运输车辆3km以内的单塔和多塔巡检，一般一次巡检1-2塔；中型直升机用于运输车辆10km以内的多塔巡检，基本处于盲飞阶段。
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在一般情况下，四旋翼的无人机和遥控操作的直升机是作用在输电线路的巡检工作的，其中四旋翼的无人机由地面站和无人机两个部门共同组成，四旋翼无人机应用四个旋翼对称分布形成一种气动化的布局，具备良好的悬停和升降能力，能够携带一些无线微型高分辨率的图像采集设备和无线图像的传输设备，能够对输电线路指定目标进行清晰化的采集和处理，同时还能保证远距离传输工作的实现。遥控直升机主要是由地面摄像监视和操作系统、影像收集系统和减震悬挂装置等共同组成，能够对输电线路指定的目标视频图像信息进行采集，并借助无线图像将收集到的信息传输到后台进行管理，帮助操作人员及时发现输电路的故障问题。
4无人机巡检配电线路技术的应用
4.1无人机巡检系统
无人机巡检系统通常由无人机、通信设备、机载设备和地面站4大子系统组成。无人机巡检的各部分功能分析如下。对于无人机系统来说，通过将相机或摄影机挂载于机体，通过接收地面站的遥控信息指令来实现对电网输电线路重点部位的拍照取样，或对输电线路的全线拍摄。对于无人机机载设备来说，它是无人机获取输电线路图像信息的媒介。对于通信设备来说，它是无人机系统与地面工作站之间的桥梁，接收无人机系统的图像信息并将其传输给地面工作站，接收地面工作站的巡检作业指令并发送给无人机系统。对于地面工作站来说，它的主要功能是协调无人机的遥测、遥控通信以及对无人机巡检过程中所采集视图信息的位置进行定位。无人机输电线路巡检一般将小型摄像机、相机或红外测温仪等装置固定于无人机机体上，通过接收地面站的遥控信息指令来实现对电网输电线路重点部位的拍照取样，或对输电线路的全线拍摄，同时将采集到的图像信息由通信设备传输到地面终端工作站，工作人员针对取得的图像结合专家知识分析输电线路运行状态，并对可能发生的故障查找原因和计划进一步的检修策略。
4.2经济性设计
10kV 配电线路设计在保障运行安全、可靠的基础上，应做好经济性设计，提高经济效益。在设计 10kV 配电线路过程中，要严格控制工程造价，做好以下几点：其一，10kV 配电线路设计应落实定额设计，合理限定总成本；其二，选择合理、科学的 10kV 配电线路路径，严格控制赔偿、协调成本；其三，科学比较多个方案，如选择合适导线，在配电网改造设计中，使用绝缘导线，或者将裸导线替换成绝缘导线，有效减少投资成本，并且还应注意市区线路运行负荷较大，尽量选择裸导线，减少线损，提高散热性，对于城市近郊或者边缘，垃圾杂物较多，尽量选择绝缘导线，避免线路发生相间短路，既保障安全性，又要注意经济性。
结束语
综上所述，现阶段，无人机巡检大多依靠相机、摄影机或红外感光仪器等设备进行监测，且智能化水平不足。虽然无人机巡检技术有这些不足之处，但其具有非常广阔的应用前景。在具体的实际工作中，需要有关人员加强对无人机巡检输电线路技术的分析和应用，从而在真正意义上保证输电线路的正常运行。
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论文作者:冯艳
论文发表刊物:《基层建设》2018年第25期
论文发表时间:2018/9/17
标签：无人机论文; 线路论文; 导线论文; 技术论文; 地面站论文; 图像论文; 系统论文; 《基层建设》2018年第25期论文;