無人機在輸電線路工程施工中的應用研究

李偉 董苾琛 馮斌

湖北省送變電工程公司 湖北 武漢 430000

無人機是新出現的智能化工作及搭載設備，在國民經濟生產中呈現出越來越大的應用價值。近年來，無人機也被引入到輸電線路測距、架線、巡檢等各個環節，體現出越來越大的經濟和社會效益，發揮著越來越重要的作用。筆者結合近年來無人機在輸電線路中的應用情況，探討了其應用的價值，及操作注意事項。

1 無人機的分類及其選型

無人機是指利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機。按照動力方式，可分為旋翼直升機和固定翼直升機。其中旋翼直升無人機為目前市場主流，它以旋翼為推動方式，可實現垂直起降和空中懸停。按照旋翼數目，一般又有四旋翼、六旋翼、八旋翼等不同類別；按照動力方式的差異，又可分為旋翼帶尾槳、共軸反槳和多旋翼等不同類別。根據空機質量大小，無人機又分為大型無人機（大于116kg）、中型無人機（大于7kg，小于116kg）和小型無人機（小于7kg）等不同類別。

在輸電線路施工巡檢中，大多選用中型無人機和小型無人機。其中，在中等距離的多任務精細化中，一般選用單旋翼帶尾槳式中型無人機；在短距離常規故障巡檢和架線施工時，可選用電動多旋翼小型無人機。

2 無人機在展放導引繩中的應用

目前，在輸電線路施工架線時，展放導引繩包括人工展放、動力器展放兩大形式。根據所選用動力器的不同，又分別可選用動力傘展放、飛艇展放和無人機展放。傳統的人工展放、動力傘展放、飛艇展放形式存在明顯弊端。

人工展放作為一種傳統施工方式，需要提前準備施工通道。受施工地域環境因素影響大，在跨越江河、高山等復雜地貌時難以施工，且對生態環境破壞較大，青苗賠償金額高，綜合效益較低。

動力傘展放和飛艇展放都是著眼于“脫離地面”，從空中通道完成展放。這兩種方式減少生態破壞、減少青苗賠償且提高了施工效率，有效解決了特殊地理環境和施工環境下的導引繩展放難題。

相比較而言，動力傘展放的載重量大、飛行距離遠，可實現長距離不間斷作業。但是，動力傘飛行的安全性低，只能由一位操作人員駕駛，具體施工過程中時常發生安全事故，影響了安全文明施工，極易造成人員傷亡風險。飛行穩定性差，低速飛行、懸停、爬升等飛行狀態不佳，在飛行過程中一旦錯過塔位或者在相鄰塔位高差大時，后續操作不便。動力傘自重重，體積大，不便運輸，同時需要較長跑道進行起降，輸電線路架線施工現場往往處于野外，難以滿足運輸和起降條件。

遙控飛艇展放引導繩相較動力傘而言，飛行安全性更高，載重量也較大。但同時在飛行過程中易受到氣壓、風力等因素影響，同樣存在飛行穩定性差，人員安全施工風險大；自身體積大、對起降場地要求高等弊端。

無人機展放引導繩與遙控飛艇、動力傘相比較而言，最大的優勢體現在三個方面：一是由“有人操作”到“無人操作”。只需人員在地面裝配、操控，無須人員上天飛行，極大地降低了人員安全風險。二是由“大”變“小”。無人機的自重小、體積小，對運輸要求大大降低，同時，起降方便，可實現垂直起降，只需要準備一片平整空地，無須起降跑道。三是由“粗放操作”變“精準操控”。無人機的可控性更高，遙控信號更加溫度、靈敏。小型無人機的動力來源主要是電池電能，不受氣壓等因素影響，在高海拔地區、風向不穩定的大風地區操作更穩定。同時，在無人機加裝攝影、攝像設備后，可與地面實時傳輸圖像，共享操作圖景，進一步提升了作業精準度。與此同時，無人機展放也有一定缺陷，例如載重小、飛行距離短、連續作業時間短。

目前，我司在選用無人機放線時，一般選用需滿足下述參數的無人機。

飛機自重有效載重續航時間控制距離抗風環境影像系統飛行功能2～5kg 4～6kg不少于30min 5～10 km少于8m/s可視范圍1000m可任意位置空中懸停、任意方向飛行，急剎車，失控自然返航，能實現遙控放線，電池持久性好

3 無人機在輸電線路巡檢中的應用

目前，輸電線路巡檢主要是通過人工巡檢的形式來完成，由檢測人員通過肉眼觀察、望遠鏡觀察來檢測線路外觀狀況，通過紅外熱成像儀來觀察線路發熱狀況，通過測距儀來檢測線路安全距離等指標是否符合線路安全運行規范。人工巡檢的形式易受地形影響、惡劣天氣影響，且巡檢效率低下，已經不能完全滿足我國日益增多的特高壓輸電線路安全運行維護工作的需要。借助無人機來開展輸電線路巡檢作業，可有效解決人工巡檢的上述缺陷，表現出如下優勢：

第一，提高觀測精度。無人機通過空中飛行，擺脫了傳統地形束縛，可通過遞近觀察來近距離、多角度觀測輸電線路中的絕緣子、導地線以及金具設備。與傳統的地面觀測相比，觀測精度更高。同時，無人機可選型搭載各類不同的觀測設備器具，查找多種類別的缺陷故障。

第二，擺脫地形、氣象束縛。傳統人工巡檢時，如遇到高山密林、江河湖海、峽谷深淵、高海拔地區等復雜地形條件時，巡檢難度極大。同時，如遭遇冰凍、霧霜等惡劣自然天氣時，也難以開展巡檢作業。無人機巡檢作業可克服地形、氣象限制，實現全地域作業。

第三，提高觀測效率。無人機具有快速飛行、空中懸停等操作特點，既可快速完成大區域內巡檢，又可針對特定區域開展精細巡檢，同時可實時將巡檢圖像數據傳輸回控制中心，進行實時診斷分析。相較人工巡檢而言，觀測效率大大提升。

無人機巡檢作業時，應注意如下操作注意事項：巡檢時應保持通視狀態下作業，選用自主或增穩飛行模式，巡檢飛行速度一般應小于10米/秒；不可長時間沿線路正上方飛行，與周邊障礙物距離不小于10米；不可長時間在重要設備、線路正上方懸停，與線路設備距離一般不小于5米。

4 無人機在輸電線路測距中的應用

對輸電線路特別是特高壓輸電線路開展精準故障測距是保障線路安全穩定運行的一項重要基礎性工作。傳統測距技術具有測距范圍小、精度低、地形限制多等局限。

無人機測距具有工作范圍廣、獲取數據快、維護成本低、測量結果準、自主化加載空間大等特點，可顯著提升測距的質量、安全和效率。在具體作業時，可分別加載激光測距單元、超聲波測距單元、傾角測量單元，精準策略障礙物與輸電線路之間的障礙距離。