摘要：目前运维策略明确提出了对输电线路开展精细化巡视的运维要求，本文主要研究应用无人机开展输电线路精细化巡视工作，对现阶段用于输电线路巡视的各类机型及其优缺点进行了分析,得出多旋翼无人机较适合进行输电线路精细化巡视,并总结多旋翼无人机开展输电线路精细化巡检工作的巡检内容及要求，数据采集要求等。根据不同的塔型制定科学合理的拍摄流程和方法,并总结归纳出了多旋翼无人机线路精细化巡检的方法。
关键字：无人机；精细化；输电线路；巡检
一、前言
架空输电线路巡检的主要方式为人工沿线路步行或借助交通工具，使用望远镜和红外热像仪等对线路设备和通道环境进行近距巡视和检测。随着线路里程不断增加，人均运维长度逐年增加，现有巡检方式效率低，特别是在高山、沼泽等复杂地形以及雨雪冰冻和地震等灾害条件下人员难以到达，难以发现杆塔上部设备缺陷等缺点显得更为突出。近年来，随着航空、遥感、以及信息处理等技术的快速发展，电力行业积极开展线路施工及运维检修新技术研究，其中无人机在线路线路巡检上方式灵活、成本低，不仅能够发现杆塔异物、绝缘子破损、防震锤滑移、线夹偏移等缺陷，还能够发现金具锈蚀、开口销与螺栓螺帽缺失、查找闪络故障点等人工巡检难以发现的缺陷，可与人工巡检方式协同配合，成为线路运检技术发展的重点方向之一。
二、应用于输电线路巡检中的各类无人机优缺点对比
目前在输电线路巡检中应用成熟的无人机种类可概括为三种：固定翼无人机、无人直升机和多旋翼无人机，各类无人机均有不同的性能特点。
2.1固定翼无人机
固定翼无人机的优势是：飞行速度快、续航时间长、巡检范围广、可设置航线自动飞行性；缺点是：不能对目标物进行定点拍摄、只能按照固定航线飞行灵活性差、起降场地要求高，一般野外作业很难找到合适的起降场地、成本高操作难度大，一般需要专业培训才可操作。因此固定翼无人机只适合于大范围的灾情勘察或是快速的线路通道巡视。
2.2无人直升机
无人直升机的优势是：飞行速度快、续航时间长、巡检范围广、操作灵活、可悬停，对目标进行定点拍摄；缺点是：成本极高、体积较大、结构复杂、稳定性差、操作难度大、一般需要专业培训才可操作、需要申请飞行空域、作业流程复杂、风险高。因此，无人直升机目前不适合大范围应用于输电线路巡检。
2.3多旋翼无人机
多旋翼无人机的优势是：体积小、重量轻、便于携带，可以垂直起降、不需要发射器等，对起降场地要求小，可长时间悬停对目标物进行定点拍摄，稳定性高、结构简单控制灵活，拆卸方便易于维护，价格成本低廉，傻瓜式操作，对飞手要求低、作业流程简单、风险低。缺点是：飞行速度慢、飞行控制距离短、续航时间短，一般30分钟左右。因此，多旋翼无人机实用性更高，适合推广应用。
由以上对比发现，多旋翼无人机的性能特点更适合应用于输电线路精细化巡检工作。
3多旋翼无人机开展输电线路精细化巡检的工作内容及要求
3.1精细化巡检工作内容
应用多旋翼无人机搭载高清摄像头及热红外镜头对线路设备进行精细化巡检的项目主要包括：线路本体、附属设施、通道及电力保护区范围三大部分。
线路本体主要是应用高清摄像头及热红外镜头进行拍摄，作业点包括:杆塔地基与基面、杆塔基础、杆塔主体、基地装置、拉线系统、绝缘子、导地线、引流线及金具等。
附属设施主要是应用高清摄像头对目标物进行拍摄，作业点主要包括：防雷装置、防鸟装置、各种检测装置、安健环标志牌等。
通道及电力保护区范围主要是应用高清摄像头进行拍摄，作业点包括：保护区内竹木、违章建筑、违章施工点、山火隐患点、交叉跨越变化、采动影响区等。
3.2精细化巡检工作要求
多选翼无人机应在线路正上方巡视飞行，严禁穿越线底，严禁在相间穿越飞行。
多选翼无人机与线路、杆塔的最小安全距离应大于2m，有避障功能的无人机需开启避障功能。
无人机到达定点拍摄点需定点悬停，待摄像头对焦清晰后对目标进行拍摄。
作业过程至少需要两人进行，一人操作、一人监护。
作业过程需注意环境，禁飞区及恶劣天气严禁作业。
4多旋翼无人机精细化巡检数据采集
数据采集是精细化巡检的重要环节，数据采集必须要按照严格的顺序、清晰度、目标点等进行，这样有利于后期的数据整理和分析。
4.1拍照对象及拍照顺序顺序
对于档中导地线：需至少拍摄全景照片1张；
对于杆塔：按照飞行前进方向，先整体后局部、从上到下、从右往左、从前往后、从低电压端到高电压端、连续全覆盖的原则拍摄。由于输电线路塔型较多，根据不同的塔型，有不同的拍照顺序，下面以单回直线塔为例，可见光照片最少拍摄数量、拍摄对象及拍摄顺序如下：
表1 单回直线塔拍摄要求
图1 单回直线塔可见光数据采集要求
4.2拍照注意事项及要求
作业人员应保证所拍摄照片对象覆盖完整、清晰度良好、亮度均匀。
条件允许时，拍摄完应立即回看拍摄照片质量，如有对焦不准、曝光不足或过曝等质量问题，应立即重新拍摄。
拍摄过程中，须尽量保证被拍摄主体处于相片中央位置，所占尺寸为相机取景框的60%以上，且处于清晰对焦状态，保证销钉级元件清晰可见（如图2所示）。
图2 可见光数据采集示例
5多旋翼无人机精细化巡检工作实例
5.1工作实例一
2017年5月8日，工作班组成员利用多旋翼无人机对110kV高沙线开展精细化巡检工作，现场共派出4名工作人员携带两架无人机，分为两个工作小组同时开展工作。在作业过程中，有一小组成员利用无人机高清摄像头拍摄画面发现110kV高沙线4号塔右地线悬垂线夹螺丝螺帽丢失的重大缺陷（图3示例），缺陷发现后工作成员及时向班长汇报情况，班组按照缺陷管理流程及时组织消缺，避免了事故的发生。
图3 精细化巡视发现缺陷示例
5.2工作实例二
2018年5月17日，工作班成员依照工作计划，利用多旋翼无人机对35kV新云线开展精细化巡检作业，在作业过程中，工作人员利用无人机发现了35kV新云线23号杆地线悬垂线夹脱落（图4示例）和26号塔A相小号侧玻璃绝缘子自爆（图5示例）的两处紧急缺陷。由于35kV新云线是35kV云潭变电站联络线，单电源供电，该两处紧急缺陷随时可能造成云潭变电站失压，导致该区域用户大面积停电。发现该紧急缺陷后，巡视人员立即汇报班组，组织人员进行了消缺，避免了该起事故的发生。
图4 精细化巡视发现缺陷示例
图5 精细化巡视发现缺陷示例
结束语
多旋翼无人机具备空中悬停功能，控制较为精确，抗风能力适中，在巡检过程中发现可疑段位可悬停拍摄或来回飞行检查，具有灵活机动的特点飞行器拍摄云台具有防抖动功能和能够带动设备360度旋转，对带电设备能够近距离无死角拍摄并提供高质量的视频和相片，在精细化巡检作业中替代了人工登塔巡视，降低了人工劳动轻度和减少作业风险，它不仅提高了巡视效率，避免了人工巡视的不足，而且还具备准确、可靠地数据反馈，能够及时发现输电线路的安全隐患，为线路正常运行提供保障，因此，多旋翼无人机在输电线路精细化巡检中适合大范围推广应用。
论文作者:杨利平
论文发表刊物:《电力设备》2018年第18期
论文发表时间:2018/11/11
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