摘要：随着无人机技术的发展，采用无人机进行线路巡检将成为一种趋势。随着特高压输电工程的逐步建成，对无人机巡检作业提出了更高的安全要求。分析特高压线路无人机巡检作业中的安全隐患，对电力巡检无人机防干扰以及发展方向进行概述。
关键词：特高压输电；无人机；安全技术
1无人机技术的概念
1.1技术要素
巡查电路使用的无人机，主要包括以下几个部分：无人机本体，减震悬挂，影像采集设备，地面摄像监控以及操作系统等。后台的工作人员可以通过图像传输将其在飞行中对目标线路采集到的画面进行分析整理，对是否存在问题做出判断。
1.2功能概述
将无人机悬停在输电线路安全范围之内，进行图像的采集传输。如工作人员想进行对被检测设备的详细观察可对无人机进行操作。
1.3在输电线路中采用无人机的优点
无人机技术的两大基本功能分别是：自主导航飞行技术和自主悬停技术。这是可以让其安全的与输电线保持附近采集图像的根本所在。其优势在于可以在气候突变以及灾害性气候中进行，输电线路的图像的采集，巡察并检测输电线路，并可以根据后台人员的操作找到跳闸等故障发生的位置。无人机有两种工作模式，分别是飞行模式和自主悬停。这不代表它不具有手动操作的能力，在手动模式下，无人机的自主导航系统会启用，根据导航线路前进，并巡察过往线路，当无人机处在自主悬停状态时，可拍摄高清图像，这样可方便地面工作人员对于线路故障的检查。
1.4无人机的缺点
在工作过程中，无人机发挥着不可替代的重要作用，但其并不是毫无缺点。比如无人机的机身与电池量的矛盾，导致了无人机注定不可能进行长时间的巡察与飞行。此外，无人机发送的无线信号和图像传输距离大概在1km左右，其可遥控的范围也是有限的，这就要求了工作站和无人机的位置的相对性。最关键的是无人机只能对故障和线路出现的问题进行图像传输，并不能自主进行故障处理，也不能进行图像中的故障分析。
2巡检安全隐患分析
针对目前的无人机的线路巡检方式，通过在线路上空的悬停，对巡检目标通过其搭载的照相机对其进行拍照。带电导线在无人机进行巡线时，需保持相对较劲的距离，以此来保证巡的质量。对于无人机巡检面临的安全隐患来说，电磁场干扰是其主要影响因素。特高压输电线路的周围具有强电磁场，对于无人机的测量模块以及飞控模块等电路元件会产生一定的干扰，严重的还会将其损坏，使无人机失去控制。
针对电磁场干扰，主要应对手段为电磁干扰防护和多余度飞控系统。电磁干扰防护是指无人机加装电磁屏蔽外壳及对内部电路进行优化处理，抑制输电线路电磁场对内部电路元件的干扰，有效降低外部因素影响。多余度飞控系统，指多套飞控系统同时运作、互为备用，降低了飞控系统受电磁干扰误动作的概率，有效提高自身抗干扰能力。
3无人机系统电磁干扰防护技术
3.1屏蔽
电磁屏蔽是指通过切断辐射耦合途径抑制电磁场对关键设备的干扰，实质是将关键设备用屏蔽体包围起来，使耦合电磁波通过反射和吸收被衰减。屏蔽干扰源是最直接的防护方式，但实际设计中无法做到完全屏蔽。通过分析常见的电力巡检无人机，主要从3个方面进行电磁屏蔽防护。
机身面板、设备外壳等处的接缝、孔洞对于接缝最理想的方式是将其焊接起来，但为保证无人机设备的可拆装性，这种做法是不现实的。因此考虑在接缝处使用屏蔽垫，常用的屏蔽垫有：金属丝网垫；导电布垫；硬度较低易于塑性变形的软金属（铜，铝等）。
设备出于散热、接线的需要在外壳上留有孔洞，对于这些部位采取的主要措施为将原有面板或外壳改为穿孔金属板，即在金属板上打出供线路通过或通风散热用的孔阵，以减少外壳上的孔洞面积。
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电子设备及线路加装屏蔽层。电子设备及线路为电磁辐射耦合的主要对象，对其采取的屏蔽措施主要为加装屏蔽层：对于飞行控制系统、测量元件等电子设备，可采用锡箔纸整体包覆的方式；信号回路可采用双屏蔽的双绞线，即不同的模拟信号线应该独立走线，有各自的屏蔽层，且走线应尽量短，以减少线间的耦合；电源回路可采用屏蔽线，屏蔽层的电导至少为每相导线芯电导的1／10，且屏蔽层应可靠接地。
系统布局。通过改善系统布局可有效降低关键设备受到的电磁干扰，主要遵循以下原则。关键设备尽量远离机身干扰源。飞行控制系统、测量元件是飞行安全的核心，应使其远离电调、电机线路等大电流设备及接缝、孔洞等外界干扰源，也可对机体内空间进行分割隔离，降低设备间的电磁干扰。
3.2滤波
滤波是指将传导耦合中的电磁干扰能量滤除，并维持线路中工作电平的技术。
针对从天线部分耦合进来的能量，可以在天线等外部接口处使用带通滤波器，并对接收信号进行滤波匹配；对于从外部线路耦合进来的能量，可采用电源滤波器。常用的电磁干扰滤波器为铁氧体磁环滤波器。
铁氧体磁环可视为一个阻值随频率变化的电阻。根据电磁波频率特点可以选用镍锌铁氧体或锰锌铁氧体，前者的高频特性优于后者。铁氧体的磁导率越高，其低频时的阻抗越大，高频时的阻抗越小。所以，在抑制高频干扰时，宜选用镍锌铁氧体；反之则用锰锌铁氧体。也可在同一束线路上同时套上锰锌和镍锌铁氧体，这样可以抑制的干扰频段较宽。磁环的内外径差值越大、纵向高度越大，其阻抗也就越大，但磁环内径一定要紧包线路，避免漏磁。磁环的安装位置应尽量靠近干扰源或接口处。
4 无人机的发展方向
4.1智能化综合巡查
无人机在巡查任务中能完成的任务，无非是图像，视频信号的传输，需要后台的工作人员进行信号的接收以及后续进行信号的分析。这中间起到关键作用的，除了信号的清晰程度，那就是观测人员的经验水平了，这直接决定了巡察的质量。实现无人机的智能化综合巡察，即通过这套系统，对巡察线路及塔杆进行实况模拟，结合巡察过程中拍摄到的图像信息，进行初步分析，完成对故障的初步诊断，从而减轻工作人员的识别过程。
4.2三维线路建模
有人直升机上已经开发出三维路线建模系统，借鉴此系统，将其进行改进，让其能搭载在无人机上。以高精度的电网数据信息和高清影像数据为基础，通过遥感等高科技手段，集成三位电网模拟图，实现无人机上的三维路线建模。
4.3多旋翼无人机的长期应用
多旋翼无人机可以进行高空作业，进行高效便捷的排查故障点。同时要减少其作业次数，使地面人员能快速进行分析故障，进行后续工作。也可以用于特定位置，具体设备的巡察，便捷高效，成本低廉，安全，方便，还能减少工作人员的危险程度。
结语：
综上所述，电力巡检无人机作业环境中的强电磁场对机载电子设备造成电磁干扰。通过在设备外壳的接缝、孔洞处加装电磁屏蔽垫，电子设备及线路加装屏蔽层，合理改善系统布局及在线路上加装滤波器等方式，有效抑制电磁干扰对关键设备的影响，提高巡检作业安全性。
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论文作者:李权,张宇,刘嘉琦,许乃文
论文发表刊物:《电力设备》2017年第23期
论文发表时间:2017/12/6
标签：无人机论文; 线路论文; 屏蔽论文; 技术论文; 铁氧体论文; 干扰论文; 设备论文; 《电力设备》2017年第23期论文;