小型無人機在輸電線路故障點查找上的應用

鄧遠寧 楊玉婷

摘要：新形勢下，電力行業快速發展，高壓、超高壓輸電工程不斷增多，滿足了用戶用電需求的同時，電網的大規模與復雜性，增大了輸電線路的故障發生幾率。此時，面對大規模的電網與四通八達的輸電線路，傳統的故障點檢查方式已經無法保障電網可靠運行。筆者認為，積極引進小型無人機，全方位監察輸電線路，快速查找輸電線路路上的故障點，具有重要意義。文章簡述了小型無人機在輸電線路故障點查找中的應用優勢，以期推動小型無人機的普及，提高我國輸電線路的可靠性。

關鍵詞：小型無人機；輸電線路；故障點查找；應用

前言：自電力進入千家萬戶之后，電力已經成為社會上不可缺少的能源，電網的安全可靠，直接影響著企業的經濟效益與社會的穩定發展。因此，電網的安全可靠受到電力企業與國家高度重視。在電網工程中，輸電線路工程是其中規模最大的工程，輸電線路作為輸送電路的關鍵，其可靠運行非常重要。對此，積極引進新的巡視方式，全面、迅速的巡查輸電線路工程，及時發現故障點所在地，對提高輸電線路可靠性具有重要意義[1]。

1、小型無人機的線路巡查模式與應用效果

無人機，是無人駕駛飛機的簡稱，是一種由無線電遙控設備與自身程序控制操作的無人駕駛飛行器。無人機主要由自動駕駛儀、程序控制裝置、攝像機等構成，常被應用于空中偵查、通信、電子干擾、測繪等中。近幾年，電力系統規模越來越大，人工巡檢輸電線路的方式受到很大限制，電力行業從業者逐漸將目光放在無人機上，以期無人機能夠代替人工對輸電線路進行巡檢，以保障輸電線路的可靠運行。

當前，在輸電線路故障巡查中，直升機的應用，已經得到推廣。但是，直升機飛行較高，高空作業人員很難發現金具缺陷，如：銷子脫落，螺栓松脫，防震錘滑移等，為保障輸電線的安全性，必須將人工巡查與直升機巡查結合。并且，在直升機運行中，高空作業人員的安全性存在一定威脅性。與直升機相比，小型無人機在輸電線路巡查上，具有以下優勢：其一，體積小、重量輕、能夠迅速展架緊急故障迅速工作；其二，無人機價格便宜，維修費用低，適合在輸電線路故障檢查中全面推廣；其三，無人機起降方便，對起降場地要求不高，能夠應用于地形復雜區域，實現了對輸電線路全方位巡查；其四，無人機操作靈活，甚至能在線路附近懸停，近距離、多角度的拍攝線路設備情況；其五，不需要進行空域申請，即可起飛，對輸電線路進行檢查。上述種種優勢，推動了小型無人機在輸電線路故障點檢查中的應用。

2、輸電線路故障點查找中的主要問題

在輸電線路運行中，常見故障包含有以下幾種：線路基部回填土下沉，桿塔保護措施不固定甚至實效，接地裝置腐蝕斷裂，防雷裝置效果不佳，連接部位銹蝕、松動、損傷等。輸電線路穩定性受到影響，為輸電線路可靠運行帶來安全隱患[2]。當前，社會發展迅速，為滿足社會對電能的需求，超高壓、長距離、大容量的輸電線路逐漸增多。輸電線路大多架設在遠離城鎮、人口稀少的山區、丘陵或叢林地帶，復雜的輸電線路工程越來越多，在線路長期運行下，很難保障線路、桿塔等不出現故障。因此，電力運檢維護工作的核心環節是電網巡線。相關人員需定期巡查輸電線路，查找輸電線路的故障點，及時發現并解決輸電線路故障，保障電網安全、可靠運行。

現階段，電網巡線主要分為常規巡視、故障巡視和特殊巡視三種。而這三種巡線的傳統做法是人工巡線，即通過步行巡視及攀登桿（塔）等形式進行。但是，人工巡線存在諸多問題：其一，人工很難對跨河穿山的線路進行巡查，且受到環境變化、天氣變化等的影響，人工很難全方面保障輸電線路的安全性；其二，多數故障查找人員專業水平不高，在故障點查找時，極易出現疏漏，巡視效率低下，影響了輸電線路的可靠運行；其三，對于放電不明顯或存在視距限制的情況，人工很難通過高倍望遠鏡發現故障，需要攜帶登塔、走線等查找故障點，增大了線路巡查人員的工作量，為工作人員安全性帶來威脅。

3、小型無人機在輸電線路故障點查找上的應用

航空工業的發展，引起了電力企業對小型無人機應用的關注，小型無人機以受地理環境影響較小、巡視線路周期較短、故障點查找效率較高、成本投入較少等優勢，被引入輸電線路的故障點檢查中，并發揮了重要作用。下文對小型無人機在輸電線路故障點查找上的應用展開探討。

3.1、小型無人機的駕駛技術

在輸電線路故障點查找中，小型無人機想要發揮作用，其駕駛技術是基礎。因為，無人機的應用，能夠達到長時間、遠距離、超視距的巡視，若時刻需要人工操作無人機，則操作者極易因疲勞、注意力不集中等導致操作不當，輸電線路故障點查找質量難以保障。對此，小型無人機應具備自主懸停，自主駕駛的功能，能夠在操作人員輸入特定程序后自主巡查線路故障點。同時，輸電線路大多架設在戶外，外部因素的影響，極易影響無人機故障查找效果。對此，無人機應具備較強的抗干擾、抗風力能力[3]。另外，輸電線路工程規模較大，為保障故障點查找效率，保障輸電線路的可靠運行，無人機在起飛、運行等中應具備較高的效率。最后，無人機還應具備隨時、快速接收地面作業人員信號指令的能力，以此保障無人機能在突發狀況時快速趕到故障發生區域，并迅速圈定故障點，保障輸電線路正常運行?？傊?，為保障小型無人機在輸電線路故障點查找上的高效應用，無人機應具備上述各項功能。

3.2、人工與小型無人機協同查找線路故障點

在輸電線路故障點查找中，人工與小型無人機各具優劣。人工查找故障受到地理環境、視距、視角等的限制，且故障點查找效率不高；小型無人機則受到續航時間與操作距離限制，難以大范圍長時間查找輸電線路故障。對此，對于人工在地面難以發現的線路故障點，兩者共同協作，輸電線路運維人員攜帶小型無人機深入線路故障現場，利用傳統模式鎖定故障點范圍，操控無人機靠近輸電線路，多角度、清晰的展現故障點的實況，有效解決了輸電線路故障，保障了輸電線路安全運行[4]。

3.3、小型無人機應用的案例

2018年8月16日，110kv撈水馬線發生雷擊跳閘故障，工作人員根據故障錄波進行故障巡視，發現#019至#024桿塔接地連接位置均出現疑似電弧灼傷痕跡，在16日的巡視中，地面巡視人員通過望遠鏡、高倍相機最終無法找到缺陷部位，決定申請無人機小組進行故障查找作業。17日上午9點，無人機操作人員到達現場開展故障巡視工作，參與巡視的無人機技術參數如表1所示。無人機操作人員在距離故障線路#021桿塔約300m處的一塊空地上操作無人機起飛，從#024桿塔向#019桿塔逐個進行排查，發現#022桿塔右線中相絕緣子和金具上有多處放電痕跡。僅僅經過1個巡檢架次，便確定了故障具體位置。在本次無人機故障查找中，投入人員僅2人，除去路上花費的時間，耗時不到30min，極大地提高了工作效率，保障了員工安全。

4、總結

由小型無人機的實際應用效果來看，小型無人機飛行靈活，起降方便，能夠對單塔進行定點多角度拍攝，將單個基塔、輸電線路某一點的情況清晰反映。這些優勢，必將推動小型無人機在輸電線路巡查中的廣泛應用，小型無人機也將在輸電線路運檢維護這一廣闊的領域發揮出越來越大的作用。

參考文獻：

[1]周學明， 胡丹暉， 吳向東，等. 小型無人機在輸電線路故障點查找上的應用與分析[J]. 湖北電力， 2015， 39（2）：38-40.

[2]徐煦. 無人機在輸電線路故障點查找上的應用與分析[J]. 工程技術：全文版， 2017（3）：00283-00283.

[3]劉金平. 淺析無人機在輸電線路故障點查找應用[J]. 電工技術， 2016（9）：00072-00072.

[4]鄧志遠. 無人機在高壓輸電線路巡視中的應用研究[D]. 華北電力大學（北京）， 2015（8）：120-120.

作者簡介：

鄧遠寧（1989），男，漢族，湖南長沙市，工程師，碩士，從事輸電運檢工作。

楊玉婷（1988），女，漢族，湖南長沙縣，工程師，碩士，從事電力營銷工作。