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摘要：随着电网的快速发展，供电可靠性受到广泛关注。当电网发生故障后，及时找到故障点对准确分析故障原因具有重要意义，有利于针对性地提出应对措施。输电线路设备一般暴露在户外，其安全稳定运行受自然环境和人为活动因素的影响较大，而且大量设备位于各种复杂地理环境，如经过水库、湖泊和崇山峻岭，一旦发生故障，因受地理环境的限制，人工不方便开展故障点查找工作；另外，对位于某些超高压输电线路子导线上表面的放电点，因受视距和视角的限制，人工很难及时找到故障点，为故障后的原因分析带来很大不便。因此，挖掘新的技术手段来协助人工准确查找到故障点具有重要意义。
关键词：输电线路；小型；无人机；巡视技术；分析
1导言
近些年，随着电网特高压系统的不断发展，高电压输电网络规模越来越大，巡视的工作量也在不断地增加，线路运维巡视工作量也在大大提升。为了保证线路安全健康运行，及时发现线路、附件以及线路保护区内的缺陷及隐患，是保障电力线路可靠运行的重要手段，同时也可以为线路状态评价及计划检修提供有效的数据。为保证线路安全运行，电网的运维管理要求不断提高，按照状态分析线路运行情况，提出了动态预测重点区段的巡视型思路。根据线路区段所处地理、大气环境的不同以及故障频繁特点、发展规律的不同，进行有差异化的线路巡视工作。有效地避免线路运行工况良好的区段频繁巡视造成人财力的浪费，避免了故障多发区段的巡视力量削弱。线路运维单位应建立重点线路或区段的危险点易发台帐和预控措施动态滚动台帐，实现线路运维巡视的“全线”为单位到“区段”或“点”为单位的改变。
2人工查找线路故障点的模式与局限性
传统的人工查找故障点方法一般是依靠人工肉眼或人力携带高倍望远镜和红外热像仪等设备根据故障测距给出的大致范围以及现场环境逐塔逐档线开展故障点查找工作。对于地面或输电线路设备上有明显放电痕迹的故障点很容易被人工发现，但对于放电点不明显或者存在视距和视角限制的情况，人工几乎不可能在地面上通过高倍望远镜发现，需人工带电登塔甚至是走线来查找故障点，既极大增加了线路运维人员的工作量，又给带电作业人员带来安全威胁。因视距和视角的限制，特别是对于超高压输电线路，杆塔较高，线路对地距离大，一旦放电点不十分明显或者放电位置特殊，人工很难在地面通过高倍望远镜发现放电点。即使是带电登塔，也因放电点距杆塔较远可能依然无法用望远镜检查到。另外，人工查找疑难放电点效率低，带电作业人员生命安全受到威胁，比如查找本起故障点耗费40/d。
3小型无人机技术与线路巡视分析
3.1视图跟踪技术
在无人机巡检领域来说，视图跟踪技术是不可或缺的重要部分，精密的视图跟踪可以让无人机安全地躲避障碍物保证飞行器安全和线路安全。因为视图的清晰程度直接影响地面控制人员的操作，因为振动、过弯、转向等原因造成画面模糊、失步或是离开被巡检目标极易造成机身与障碍物甚至是输电塔、线的碰撞，所以确保视图的跟踪极为重要。在现有的技术中利用霍夫变换跟踪算法进行弥补，计算方法的引入可以很好地完成对三条导线的视图跟踪检查，还可以保证无人机在安全的距离内进行位移变化，即使是画面不清楚或失真的情况下，也能够确保较短的时间内飞行器不会脱离安全轨道位移，有效弥补跟踪的不足。
3.2方位控制技术
无人机巡检作业中，无人机由于体积小且空气力学的原理，对环境和天气的要求比较严格，这一方面需要自然条件允许的情况下保证飞行的安全系数外，还应该在技术方面对机身的稳定控制进行改良，以保证飞行器不失控、不偏离轨迹。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆目前大多数无人机是采用LQG控制器来进行飞行时的机身平衡和风力补偿以更好地完成动作，这项技术简单地形容就类似于轮船失去动力浮在水面，用锚对船体进行拖拽防止它偏离应在的位置，无人机在悬停时也需要额外的力对其控制，保持在应处的位置。
3.3故障检测技术
巡视用无人机的作用就是要检查线路的健康情况，这就需要无人巡检机要具备一定能力的检查功能，目前应用比较普遍的主要有以下几种：一是雷达检测。这一技术有着属于自己的优势，它的应用不仅可以提高定量测量精度，还能在雷达测距装置的作用下了解线路与建筑物或周边植物间的距离，进而实现精准测量，同时也可以为树木砍伐等工作提供一定的参考。二是可视检测。此项技术是利用高清摄像装置，进行视频和图片的拍摄，同时再将所有可视信息进行储存和无线传送，地面操作人员根据传输回来的画面对被巡检设备进行掌握和分析，这种技术对于传统巡视到无人机巡视的过渡是一个比较容易上手的方法。三是红外探测。红外和紫外在电力系统中早已不是新鲜技术，在高清成像的基础上配合紫外或红外成像分析，可以观测到肉眼不能识别的金属伤痕，特别是线路金具的探伤应用此项技术更为方便，对于点或局部过热能够及时发现。
3.4无线控制技术
所谓无线控制一方面是指控制基站对无人机的远程遥控，另一方面是指无人机所检测到的信息传递，这些都是在无线通讯的基础上来实现。由于在野外、山区作业加之电磁干扰对于无线电的抗干扰能力较高，因为在某种情况下地面人员需要实时地观测到被检设备的情况，虽然图像和视频有存储记忆能力，但是影响运维人员及时的判断甚至对一些不能校准的区段再次进行飞行检查，造成时间和人力的浪费。确保良好的传输信号是保证数据及时传输的重要保障，同时也保证了飞行器在执行任务过程中不被外来信号干扰而造成位置偏差，甚至是失控而造成其它的隐患。
3.5多样式配合
在线路巡检工作中，人为巡视会有死角，无人机巡视也同样存在类似的问题，前面提到每种不同样式的飞行器都有自己的缺点，这样在巡检过程中也就难免会遇到无人机因为技术特点原因而不能完成的任务，那么引入多样式飞行器组合模式可以将盲区和死角问题很好地解决，发挥不同类型无人机的特点让其各自发挥自身的长处，比如在某段线路故障后，可以用旋翼式大范围勘察输电走廊情况，初步判断异样地点再安排直升式无人机进行旋飞观测，以进一步确认故障点及故障原因。因此不能片面地认定某种类型的飞行器适用于输电巡视，而是可以将这些类型组合去更好地完成巡检工作。
4结论
现代小型无人机技术加上周密的管理方式，可以完全胜任架空输电线路的巡视工作，它可以做到人为巡视不能做到的细致周到，规避人为巡视可能存在的安全风险，可以多角度观察扩大巡视范围，达到系统全面的巡视效果，为隐患的发现及设备线路的运行状态提供有力支撑。无人机的线路巡线功能已经成为当下电力线路运检中不可或缺的一个重要部分，在管理上进一步细化要求，规范操作行为，完善制度条款，再加上无人机技术的不断提升和改进，在未来的线路运维巡视中无人机巡视将成主力。
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论文作者:宋香涛1,张杨2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第28期
论文发表时间:2018/11/14
标签：无人机论文; 线路论文; 故障论文; 技术论文; 区段论文; 飞行器论文; 视图论文; 《基层建设》2018年第28期论文;