無(wú)人機(jī)在輸電線路運(yùn)維檢修應(yīng)用研究

任浩天

【摘 ?要】由于電力企業(yè)的發(fā)展，擴(kuò)大了電網(wǎng)的規(guī)模，從而增大了巡檢的工作量和難度。整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行主要受一些自然因素和人為因素的影響，而造成輸電線路受到破壞，致使輸電線路不能正常運(yùn)行，而一旦發(fā)生故障，為了做到及時(shí)搶修工作，必須盡快找到輸電線路故障點(diǎn)，因此，在巡檢輸電線路故障中，采用無(wú)人機(jī)技術(shù)可以有效地提高搶修的效率。

【關(guān)鍵詞】無(wú)人機(jī);輸電線路;運(yùn)維檢修;應(yīng)用

隨著社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，整個(gè)社會(huì)的用電需求也在不斷地攀升。電力事業(yè)的發(fā)展得到了來(lái)自于整個(gè)國(guó)家的重視。電力行業(yè)的發(fā)展穩(wěn)定性不僅僅意味著電力企業(yè)自身的經(jīng)濟(jì)效益，也會(huì)對(duì)整個(gè)社會(huì)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。其中，輸電線路作為電網(wǎng)主要的構(gòu)成部分，輸電線路的運(yùn)行穩(wěn)定性是整個(gè)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的保障所在。因此，開(kāi)展電網(wǎng)工作的時(shí)候，需要將安全防范工作落到實(shí)處，針對(duì)于可能出現(xiàn)的安全隱患做到及時(shí)預(yù)防，盡早處理，讓嚴(yán)格的操作規(guī)程成為安全作用的前提條件。同時(shí)，輸電線路的維護(hù)單位需要定期將巡視，檢測(cè)，維修工作開(kāi)展起來(lái)，懂得將先進(jìn)技術(shù)運(yùn)用到日常工作中去，繼而更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路的科學(xué)管理，確保線路運(yùn)行的穩(wěn)定性得到先進(jìn)技術(shù)的支持。

1 無(wú)人機(jī)的分類(lèi)與運(yùn)用特征分析

當(dāng)前，用于輸電線路巡視的無(wú)人機(jī)主要分為了固定翼，直升機(jī)與多旋翼這三種類(lèi)型的無(wú)人機(jī)。其中，固定翼的無(wú)人機(jī)本身的荷載較大，且飛行速度快，續(xù)航時(shí)間更長(zhǎng)，但是無(wú)法做到懸停。固定翼的無(wú)人機(jī)大多是用于對(duì)整個(gè)輸電線路整體情況的巡視，當(dāng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題與隱患的時(shí)候，再作進(jìn)一步地處理。另外，固定翼的無(wú)人機(jī)能夠很好地被運(yùn)用對(duì)對(duì)整個(gè)線路中違章建筑與樹(shù)木情況的巡視，并且可以在災(zāi)后的應(yīng)急評(píng)估中發(fā)揮作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)救災(zāi)搶險(xiǎn)信息的快速制作。無(wú)人機(jī)直升機(jī)可以做到定點(diǎn)的起飛與降落，且可以完成空中懸停的操作，但是它的速度沒(méi)有固定翼無(wú)人機(jī)的飛行速度快，續(xù)航能力也不如固定翼的無(wú)人機(jī)，因此不能很好地被適用于長(zhǎng)時(shí)間的飛行。另外，無(wú)人機(jī)直升機(jī)的成本更高，操作難度更大。多旋翼無(wú)人機(jī)飛行機(jī)動(dòng)靈活、操作簡(jiǎn)單、懸停穩(wěn)定性高，抵御陣風(fēng)能力強(qiáng)，可以對(duì)線路桿塔、絕緣子串、金具等設(shè)備進(jìn)行圖像信息采集，取得圖像或視頻供技術(shù)人員進(jìn)行分析，也可在線路大型檢修作業(yè)前進(jìn)行勘測(cè)，提前檢查設(shè)備狀況，便于檢修方案的制定。

2 無(wú)人機(jī)在輸電線路運(yùn)維檢修方面的優(yōu)點(diǎn)

2.1 不受地形限制

借助無(wú)人機(jī)巡檢輸電線路，可以實(shí)現(xiàn)近距離、多角度地對(duì)輸電線路中的絕緣子、導(dǎo)地線以及金具等設(shè)備進(jìn)行觀察，不會(huì)受到輸電線路所在地形的影響，大大提高了線路巡檢的效率，減少了人工作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 不受氣候條件和地理環(huán)境限制

針對(duì)那些人工無(wú)法作業(yè)或者氣候條件比較惡劣的輸電線路地段，可以借助無(wú)人機(jī)來(lái)開(kāi)展日常線路巡檢作業(yè)，機(jī)動(dòng)性和安全性均比較高。

2.3 可以提升輸電線路巡檢的效率

無(wú)人機(jī)可以實(shí)現(xiàn)快速飛行和懸停等功能，此時(shí)可以便捷地監(jiān)測(cè)輸電線路中的金具、導(dǎo)地線、桿塔等元器件，且可以實(shí)時(shí)將相應(yīng)的影響傳回到測(cè)控站，有利于更好地分析輸電線路是否存在質(zhì)量問(wèn)題。

2.4 無(wú)人機(jī)的攜帶方面、操作靈活，作業(yè)效率高

更為重要的是可以搭載不同檢測(cè)設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的無(wú)人機(jī)功能，比如可以查找輸電線路金具、導(dǎo)地線等元器件的質(zhì)量缺陷，也可測(cè)定輸電線路走廊超高樹(shù)木、建筑等等。但是在使用無(wú)人機(jī)開(kāi)展輸電線路巡檢的過(guò)程中，需要采用人工方式來(lái)設(shè)定科學(xué)的巡檢路線，確保工作人員可以從多角度來(lái)觀測(cè)輸電線路，確保輸電線路巡檢的質(zhì)量。

3 無(wú)人機(jī)在輸電線路運(yùn)維檢修應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 無(wú)人機(jī)的駕駛技術(shù)

無(wú)人機(jī)的自動(dòng)駕駛技術(shù)是輸電線路巡視的基礎(chǔ)。無(wú)人機(jī)巡視可以達(dá)到長(zhǎng)時(shí)間、超視距的遠(yuǎn)距離巡視，人工長(zhǎng)時(shí)間的操控可能會(huì)眼睛疲勞，身心疲憊造成操作不當(dāng)，并且不能保證無(wú)人機(jī)的定點(diǎn)距離巡視，這就要求無(wú)人機(jī)能自主懸停、自由飛行做到自主判斷。無(wú)人機(jī)在巡視過(guò)程中要做到沿線檢測(cè)、并且要求與線路保持在安全距離，要求無(wú)人機(jī)檢測(cè)是具有抗干擾、抗風(fēng)力的優(yōu)越性能。無(wú)人機(jī)飛行還得能快速起飛，做到效率保障。

3.2 電力線路視覺(jué)跟蹤技術(shù)

無(wú)人機(jī)巡視過(guò)程中自身具備導(dǎo)航、有效躲避障礙物等人工智能，這些功能的實(shí)現(xiàn)是依靠對(duì)線路桿塔的視覺(jué)跟蹤技術(shù)來(lái)完成的。視覺(jué)跟蹤技術(shù)已經(jīng)取得了一定成效，但是在具體復(fù)雜環(huán)境中其運(yùn)行可靠性還需要進(jìn)一步提高。無(wú)人機(jī)巡線過(guò)程機(jī)身會(huì)產(chǎn)生一定程度的振動(dòng)，振動(dòng)會(huì)破壞攝像機(jī)穩(wěn)定性進(jìn)而導(dǎo)致巡線圖像不夠清晰，同時(shí)電力線相對(duì)整個(gè)背景來(lái)說(shuō)太細(xì)極大地增加了視覺(jué)跟蹤難度。另外就現(xiàn)有追蹤技術(shù)而言，無(wú)人機(jī)巡視環(huán)節(jié)若遇到類(lèi)似電力線路的結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)錯(cuò)誤追蹤。

3.3 無(wú)線通迅網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

無(wú)線通迅網(wǎng)絡(luò)用于實(shí)現(xiàn)地面基站計(jì)算機(jī)與無(wú)人機(jī)之間的雙向?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)交流。主要數(shù)據(jù)包括，無(wú)人機(jī)巡視過(guò)程定時(shí)拍攝的線路視頻和部分重要圖像，用于線路檢測(cè)的各智能傳感器數(shù)據(jù)，無(wú)人機(jī)所在具體位置信息以及由控制站計(jì)算機(jī)發(fā)送的用于控制飛行的各種信息等，無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)必須具備的安全、穩(wěn)定以及可靠等特點(diǎn)，使無(wú)人機(jī)在遠(yuǎn)距離巡視并且有信息干擾情況下能實(shí)現(xiàn)與控制站的實(shí)時(shí)聯(lián)系，保證電力系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定。

3.4 無(wú)人機(jī)的檢測(cè)方法

無(wú)人機(jī)的檢測(cè)方法包括非接觸檢測(cè)技術(shù)、紅外熱像儀檢測(cè)法、電子光學(xué)檢測(cè)法和激光振動(dòng)檢測(cè)法等。非接觸檢測(cè)是無(wú)人機(jī)檢測(cè)線路的關(guān)鍵，因?yàn)闊o(wú)人機(jī)不能像機(jī)器人那樣對(duì)線路直接檢修，例如紅外熱像儀能對(duì)局部故障進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)局部過(guò)熱造成的較強(qiáng)紅外輻射能原理，電子光學(xué)檢測(cè)法能對(duì)線路漏電放電進(jìn)行檢測(cè)，在放電部位有較強(qiáng)的光輻射，依據(jù)這一原理，能檢測(cè)到絕緣部位的漏電情況，激光振動(dòng)檢測(cè)對(duì)已經(jīng)開(kāi)裂的絕緣子可以輕易的檢測(cè)到，因?yàn)殚_(kāi)裂后，反射回來(lái)的信號(hào)頻譜出現(xiàn)差異，依據(jù)這一原理，可以檢測(cè)開(kāi)裂的絕緣子。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，無(wú)人機(jī)在輸電線路中的應(yīng)用方向眾多，涵蓋了線路巡檢、架設(shè)線路以及線路測(cè)距等。無(wú)論在何種輸電線路作業(yè)中引入無(wú)人機(jī)，均可以在確保輸電線路作業(yè)順利開(kāi)展的基礎(chǔ)上，提升輸電線路巡檢作業(yè)、架設(shè)作業(yè)以及測(cè)距作業(yè)等的質(zhì)量、效率和安全，從而可以有效地提升我國(guó)輸電線路建設(shè)和巡檢的經(jīng)濟(jì)效益，增強(qiáng)我國(guó)現(xiàn)階段電網(wǎng)系統(tǒng)的使用效能。

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（作者單位：國(guó)網(wǎng)青海省電力公司海西供電公司）