簡析無人機在電力行業的應用

楊菡

（核工業華東二六七工程勘察院，江西 九江 332000）

1 引言

隨著科技的不斷發展，直升機、無人機、機器人等先進技術被應用到了電網運行、建設中，與傳統的人工方式相比，新技術的應用大大提高了工作效率，降低了電網運行風險，而且取得了較好的效果。

2 無人機的特點

無人機是一種自帶動力的、無線電遙控或自主飛行的、能執行多種任務并能多次使用的無人駕駛飛行器。航測無人機主要由自動駕駛儀、設備機身、信號天線、動力引擎等組成。

與有人駕駛飛機相比，無人機往往更適合那些太“愚鈍，骯臟或危險”的任務。無人機有軍用與民用之分。軍用無人機以偵察機和靶機為主。而無人機與不同行業需求的結合，是目前民用無人機的一個主流發展趨勢。比如，無人機與農業、植保、微型抓拍、速運、新聞報到、觀察野生動物觀察、傳染病監控、航測、電力巡檢、救災、影視拍攝等等領域的結合，進一步拓展了無人機的功能和應用領域，而且目前已有許多成功的應用案例。

3 無人機在電力行業的主要應用

隨著科技的高速發展，相關數據和圖像資料表明，在觀察輸電線路設備運行情況時，無人機技術可以起到相當關鍵的作用，大大減輕了電力員工的作業負擔。通過無人機，可以清晰地檢測出關鍵零部件的受損部位及受損程度，為電力的安全輸送保駕護航。除正常巡檢和特殊巡檢任務外，無人機還可以為電力救災和搶修進行故障檢查。在道路被損毀、人員無法直接進入的受災區，可以使用無人機進行線路故障檢查，并以更廣闊的視角快速發現桿塔或線路故障，防止出現巡檢“盲點”。從這點來看，無人機確實能大幅度提高電力巡檢效率，而且比人工巡檢修用時更短。具體來說，無人機在電力行業中的應用主要分為無人機電力巡航、無人機缺陷巡視、無人機故障查線以及無人機樹障測量四個最主要的應用項目。

3.1 無人機電力巡航

無人機電力巡航系統基于數碼照片，以攝影測量為技術手段，旨在高度自動化的識別和定位高壓輸電線路通道內違章建筑及高桿植物等潛在威脅輸電線路安全的危險因素。解決了線路巡檢中利用影像進行弧垂高度測量的難題，將無人機巡線由目前的可視水平提升至可量測水平，填補了線路通道定量巡檢的空白，較傳統人工巡檢方式，可大幅提高生產效率，特別適合人工無法到達的困難地區，較LiDAR巡檢方式，可大幅降低設備成本及生產作業成本。

3.2 無人機缺陷巡視

通過對無人化云臺的控制，航拍線路的各個部位，實時反饋相應的視訊畫面，有助于全面檢測出地面上被遮擋的導地線和金具。小型電動多旋翼無人機在山區電力巡檢中表現更為突出。輸電人員不必耗費大量時間、體力登山，只需操縱無人機飛至桿塔附近即可完成巡檢。

圖1 無人機缺陷巡視

3.3 無人機故障查線

高壓輸電線路走廊內地形復雜，氣候惡劣多變，線路易受雷擊、冰害、風偏異物、施工觸線、線樹放電等原因造成跳間。且故障跳闡時天氣狀況、故障區段環境大多比較惡劣，而且夜晚發生跳闡概率較高，極大地拖延了故障查線進度和搶修工作時間。輸電線路發生故障后，各線路運維班組須立即組織人員對故障點進行登塔巡視，工作量大且存在高空作業和臨近帶電作業的危險。無人機不受地形、天氣條件限制，根據故障區段位置和桿塔結構信息，精確規劃航線后，能迅速飛至故障區段，查找到故障點，提高了故障查線效率，降低了作業危險，為應急搶修的順利進行提供了先進的技術手段。

圖2 無人機故障查線

3.4 無人機線路驗收

新建線路投運前，需人工對輸電線路進行驗收檢查，并針對驗收過程中發現的問題開展復檢，確定是否整改完畢。在線路驗收過程中利用無人機懸停優勢，協助人工進行設備檢查，并作為人工驗收工作的督查手段，提升了線路的驗收質量。復查時，無人機按照規劃航線飛至預定位置對遺留問題進行航拍復檢，驗收人員無需再次登塔，提高了驗收效率，降低了作業風險。

3.5 無人機樹障測量

目前，針對架空導線下方樹木凈空的測量大多采用經緯儀、激光測距儀測量或停電檢修走線時檢修人員以測繩測量的方法，因受到樹木遮擋視線、停電周期長等原因的限制，運維單位無人及時準確掌握凈空數據，給線路安全運行帶來隱患。相關研究人員利用無人機搭載超聲波測距裝置、視頻采集裝置和無線圖像傳輸裝置等設備，研發了一種新型樹木隱患與導線凈空的測量方法。測量過程中，使用加設了疊加模塊的圖像通道傳輸視頻，將經過數據處理的距離信息和圖像信號疊加在同一界面上，觀察效果直觀、實用性強，可以獲取更為精確的測量結果。

4 無人機在電力普查項目中的應用實例

項目簡況：采集山陽全縣域內高壓線路桿塔設備、配套設施及低壓400V臺區設備數據及GIS數據（地理位置、電氣拓撲關系、）。地理坐標：東經109°32′～110°29′，北緯33°09′～33°42′，工作區東西長 88.5km，南北寬60.7km，高壓線路37條，桿塔1560個、低壓臺區1050個，線路里程75297公里，照片數6772張，飛行里程235718米；適量采集點41562個，中誤差0.50米。

4.1 項目分析

地處山區腹地、溝壑縱橫，CORS信號只覆蓋縣城半徑20公里以內；交通不便。桿塔基本都在山頂、山腰，臺區分布在每個溝壑、山梁上，住戶分散、為采集一組數據，單趟需走3-4個小時，且多是車送1/3，人走2/3，工作效率低；人煙稀少，村落分散，常有動物出沒，給工作人員帶來自身安全的潛在隱患，且需結伴同行，人員投入加大。因此，傳統的測量方法明顯不能夠適應此項目。而無人機技術的出現，不但彌補了常規測量的不足，而且大大縮減了人工、保證了質量，提高了效能。但是在作業過程中需要注意兩點，一是巡檢時應始終保持通視狀態下作業，不能采用手動飛行模式在巡檢作業點進行巡檢作業，應該采用自主或增穩飛行模式飛至巡檢作業點，然后以增穩模式進行巡檢作業。二是無人機在作業過程中不可長時間在設備正上方懸停，不可在重要建筑及設施、公路和鐵路等的正上方懸停，以免對這些基礎設備造成干擾。

4.2 在低壓普查中的應用

主要利用無人機航空攝影測量技術，核心是利用無人機低空攝影系統，得到數字影像，通過像控點的布設和測量，對數據預處理后進行空三加密，得到DOM/DEM圖。用來做調繪和檢查的底圖。在低壓外業普查和高壓線路桿塔定位中，對于困難區域的臺區，可進行圖上調繪，得到桿塔設備的地理位置。省去了人員的交通成本、降低了作業人員的不安全因子，提高了工作效率。同時，也可用于對作業人員臺區線路的完整性及正確性檢查，檢查其是否遺漏支線、用戶接入點等。確保了工程的質量。

5 結語

總而言之，無人機的不斷發展為我國許多行業領域都帶來了較大的機遇，相關電力企業應該認識到這種發展形勢，將無人機應用于低壓、高壓輸電線路管理工作中，不斷提升管理水平，保障電網的穩定、安全運行，減少人力資源的浪費，降低成本，促進電力事業的健康發展。