摘要：近些年来，无人机被广泛应用于铁路交通、石油化工和建筑施工等行业中，而在电力行业中尤其是架空输电线路中也开始推广无人机巡检技术。自从2001年以来国家电网开始探索“直升机、无人机和人工协同巡检”的工作模式，到2016年无人机巡检被全国推广并应用。无人机巡检改变了架空输电线路的运维效率低下且技术水平不足的现状，使得巡检工作更加高效的同时降低了工作的成本，给电力基础的建设带来了新生机。鉴于此，本文对架空输电线路无人机的应用进行了分析，以供参考。
关键词：架空输电线路；无人机；应用
引言
近年来，无人机应用的深度和广度不断扩展，除传统的军事领域外，无人机在民用消费级和行业应用方面也取得很大的进步。然而，与无人机技术快速发展相比，我国无人机安全运行支撑体系还处在起步阶段，在管理和技术层面还存在着明显的差距，亟需建立健全无人机管理和技术标准体系。
1架空输电线路概述
在电力基础设施中有地下电缆线路和架空输电线路，架空输电线路利用绝缘体和空气绝缘架设于地面之上的电力线路。和地下传输电线路相比，架空输电线路具有施工周期短、施工成本低而且便于后期维护的优点，因此成为了电力输送的主要输电方式。但要经常对架空输电线路进行维护和检修，从而提前排除线路故障减少相关事故的发生，保障电力系统的正常运转。在架空输电线路的后期维护尤其是在巡检过程中，受到地形地貌的影响，使得巡检工作困难较大。面对繁重的线路巡视任务，南京供电公司输电室结构性缺员现象较为严重，人员缺口巨大，同时由于人工巡检质量依赖于巡检人员的责任心，巡检到位率难以保证。为了解决巡检人员缺口和巡视到位率的问题，南京供电公司输电室自2014年以来，试点、推广应用了无人机立体巡检，通过将无人机巡检和传统人工巡检相结合，有效弥补了人工巡检的不足，为输电线路的立体化巡检提供了可行的技术手段。无人机有利于解决交通道路不便、林区、山区、河网、污染区、超高杆塔等区段输电线路存在巡视盲点和检修困难的问题，能够发现人工地面巡检难以发现的缺陷，有助于提高巡检质量和效率、降低输电线路运行维护成本、保障巡检人员的人身安全。此外，无人机还能快速到达故障现场，第一时间掌握现场故障情况，精准定位故障点，为事故抢修和重大保电提供技术支撑。
2无人机巡检技术
无人机检测系统根据无人机平台的精确定位、GPS与自主飞行能力，搭载高清摄像机等各种感应器，构建多层次、全方位的实时检测输电线。该系统一般由航空飞行平台与地面站控制系统两部分构成。地面滑翔掌控部分重要用作航迹计划、上传、飞行姿势的实时同步表示、机上传感器的控制以及检查结果的表示等。依据上载的计划航线与航线点，对于航线成员展开数据搜集。图1为无人机检查系统。
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图1 无人机巡检系统组成
无人机主要巡检内容目前，无人机的电源检查重点集中于线路通道、线路主体和设备设施3个部分。依据检查的具体内容，分成范围检查、定点检查和准确检查，可使用高清摄像机检测线主体与辅助设备主体，可通过红外线摄像装置等检测设备的发热异常。
3飞行前准备
无人机作业人员飞行前应先了解无人机飞行的相关规定，取得无人机飞行执照，知晓禁飞区和限飞区，还应得到航空管理部门许可。需要准备的飞行装备包括无人机、电池、云台（包括可见光和红外）、翅膀、遥控器和显示屏。一组电池可用时长一般在20～30min，因此一次飞行应携带足够数量电池。其他可选装备包括墨镜、手套、控带、遮光板、读卡器、内存卡等，另准备便携笔记本电脑1台，方便及时拷贝拍摄图片，进行图片分类存放命名及图片缺陷研判等工作。无人机飞行应设操作手和观察手各1名，并配备车辆1台。
4无人机在架空输电线路巡检中的分析
4.1线路本体的安全巡查
在安全巡查时，主要的工作内容有地面的巡查和基面的巡查等，还包括了杆塔的巡查，要对杆塔的损坏情况进行检查，还要对倒塌等问题进行巡视。在检查接地装置时，要对断裂和锈蚀等问题进行发现，还要观察是否存在螺栓的脱落和接地带的丢失及外漏现象。在进行拉线及基础检查时，要对金具的拆卸、拉线棒的锈蚀或蚀损，以及拉线的松弛、断股等现象进行巡查。在检查绝缘子的过程中，如果存在伞群的破损和污秽等问题，还有放电痕迹和钢帽的破损等现象，也要进行记录。在检查线路时，还要检查导线和地线等，要检查是否存在断裂和烧毁等问题，以及构件的磨损情况。
4.2线路故障探测技术
第一，视觉检查技术。无人机上安装高清摄像机，能实时检测线路装置的表面故障，并且把图像信息储存到上位机。人可通过图像识别算法确认线路设备的缺陷类型。第二，红外线与紫外线探测技术。无人机通过红色与紫外线摄像设备展开检测，依据图像热源可辨别线路中的连接器、绝缘子与夹具存在的问题。通过紫外线接收装置分解紫外线信号图像，确认线路日冕强度与日冕的特定位置，进而辨别线路损伤与绝缘子放电故障。第三，通过包含时隔波振幅雷达与脉冲雷达在内的激光器方向特性，构建激光雷达探测技术。激光测距原理包含用作火箭时隔或是脉冲激光器信号的测距仪。激光器目标碰到目标反射，可精确记录激光器来往时间、测量距离和测量目标距离。
4.3通道巡视
使用多旋翼无人机在输电线路杆塔上方10ｍ外或使用固定翼无人机在杆塔上方100ｍ外边飞行边录像，记录输电线路全线廊道状况，一方面留存通道历史档案数据，供运维人员反复查看廊道情况，同时为停电检修前现场勘查提供参考数据；另一方面供排查违建、交叉跨越、大棚等漂浮物、易燃物、树竹隐患用，通过无人机排查隐患具有准确、快速、无遗漏的特点。
4.4设备测温
无人机搭载红外成像仪可近距离对杆塔金具、绝缘子进行温度检测。对于复合绝缘子因芯棒受损引起的过热缺陷，人工地面检测时因检测方向与绝缘子方向平行而难以发现过热缺陷，无人机巡检方向与绝缘子方向垂直因而能检测出来。
5无人机巡检技术发展的趋势
随着各种新型技术的不断问世，无人机技术在应用时将会具备更多的优势。在输电线路安全巡查工作中，无人机技术将会发挥更大的作用。这项技术的发展前景，主要是向着智能化的方向发展。对于无人机设备的飞行模式，在改造时应该加大对无人机的电动固定翼、导航方式等方面的研究和开发。在改进设备的航摄功能的过程中，需要进一步对全自控系统以及缺陷识别等功能进行开发，从而提高设备的技术应用含量和工作效率。此外，需发挥多功能设备之间的互补应用。
结束语
我国在电力行业无人机巡检应用领域的标准仍在逐步完善中，在现有基础上，还需进一步结合无人机技术发展水平和标准需求，推进相关标准的编制工作，规范电力无人机巡检应用。
参考文献
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论文作者:赵峰
论文发表刊物:《电力设备》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/22
标签：无人机论文; 线路论文; 技术论文; 绝缘子论文; 杆塔论文; 设备论文; 故障论文; 《电力设备》2020年第1期论文;