輸電線路無人機巡檢路徑規劃應用研究

曹勇

摘 要：隨著我國電網建設水平不斷提高，長距離、高海拔、大跨越等高建設難度的輸電線路也越來越多，這些輸電線路在提高廣大人民群眾用電質量的同時也大幅度增加了運維巡檢人員的工作難度。為了有效地解決這一問題，緩解線路巡檢人員的工作壓力，無人機巡檢技術逐漸發揮了其應有的作用價值。

關鍵詞：無人機;超高壓輸電線路;巡檢路徑

為了保證輸電線路的安全穩定運行，各電力巡檢系統都需要對輸電線路進行定期巡檢。傳統輸電線路的巡檢主要依靠人工巡線，存在巡線周期長、效率低、成本高等缺點，已不能滿足大規模電網的巡線需求，而惡劣的環境、艱苦的條件也給人工巡檢帶來了很大的限制。輕便的無人機給輸電線路巡檢帶來了質的改變，解決了機載相機無法準確得到輸電線路通道內地物至電力線距離的問題。

1無人機巡檢輸電線路技術概述

無人機即無人駕駛飛機，是利用無線電遙控設備和程序控制裝置操縱的飛行平臺，由人工操控或按照設定的程序進行飛行。搭載可見光、紅外等檢測設備，進行圖像信息采集或實時傳遞數據到地面監控端，由巡檢人員研判而完成輸電線路巡檢任務。實際應用中，無人機一般采取固定翼、旋翼搭配的方式進行工作：（1）利用固定翼無人機的長航程對輸電線路進行通道巡檢，或者在災后地區進行快速巡檢，利用成像設備對通道上斷點、故障點等進行排查——根據巡檢事前編好的電塔GPS坐標點進行自動飛行，巡檢內容包括線路、桿塔、金具有無變形、缺損，線路有無弧垂異常，有無懸掛物，線路走廊內有無施工、建筑或樹木等內容。（2）使用旋翼無人機可以執行短航程的多任務精細化巡檢;利用無人機進行多方位懸停，針對桿塔、導線、金具、絕緣子采集細節信息，檢查緊固金具是否松脫、缺少，絕緣子有無閃絡，診斷桿塔各部件完整性及生銹、腐蝕、污染、變形等情況，定性定量分析塔體外圍及線路走廊潛在安全因素對線路安全的影響程度。無人機的使用，降低了工作人員的工作強度，巡檢人員不需攀緣即可穿越山林，不需要攀登桿塔即可獲悉細節。

2 無人機巡檢系統組成

（1）無人機平臺。目前市場上比較常見的無人機設備有三種：第一種是無人直升機，與傳統形式的直升機結構相似，區別則為工作人員可對其進行遠程操控，與其他兩種無人機相比劣勢相對明顯，如體積偏大、操作難度系數高、造價成本高等。第二種是多旋翼無人機，由多個旋翼構成，工作人員可通過改變旋翼速度來實現對其飛行姿態的控制，常應用于架空線路中的精細巡查作業中。第三種是固定翼無人機，通常將渦輪發動機或者螺旋槳作為源動力，續航時間相對較長，常應用于架空線路中大范圍、高航程的巡查作業中。（2）數據獲取系統。無人機平臺的主要作用是為了搭載傳感器、POS、穩定平臺、避障系統等機械設備。具體如下：第一，傳感器，如紅外成像、激光掃描、光學相機、之外成像等;第二，POS，可幫助工作人員對無人機設備的具體位置進行測定，同時可對多次巡檢作業所獲取的數據信息在同一空間坐標時間線上進行歷史對比;第三，穩定平臺，主要用于將無人機設備處于正常飛行狀態時外界的擾動因素進行隔離，提高設備飛行穩定性，從而保障最終的成像質量;第四，避障系統，通過雷達傳感器對飛行路線中的障礙物位置進行準確的定位探測，以規避飛行過程中潛在的風險因素。（3）地面測控站。主要功能如下：第一，輔助工作人員對無人機的飛行狀態進行實時監測和操作控制;第二，控制傳感器對數據信息的獲取方式;第三，為無人機進行領航。

3 輸電線路無人機巡檢路徑規劃應用

3.1 確定巡檢項目

一般來說，巡檢主要是對線路的主體、通道還有其他附加設備進行檢查，也就是說，巡檢包含了對線路的精細巡檢、對點位的巡檢、對線路范圍的檢查三部分內容。無人機巡檢主要依靠紅外成像儀和高清相機進行，紅外成像儀能對設備發熱作出及時的反應，從而辨別設備是否存在故障，而高清相機能清晰記錄輸電線路及其附屬設備的運作，能及時掌握異常情況。巡檢作業不僅包含了對線路通道內的總體檢查（如施工情況，構筑物情況，可能存在的地質災害），還包含了對導線、基礎、桿塔等零件及標示牌、防雷及監測裝置等外在裝置的巡檢。

3.2 作業流程

目前無人機設備在線路巡檢工作中的作業流程趨于統一化，具體包括以下步驟。第一，空域申報，工作人員在開展線路巡檢工作的前一周，工作人員應對巡檢空域的使用進行申報，申報內容包括飛行空域、飛行計劃等，所申報的飛行區域應與其他空域的水平間距應超過20千米，垂直間距則應超過2000米。第二，計劃編制，工作人員可根據安質部門、運行單位、省調巡檢對架空線路所提出的建議以及輸電線路對無人機巡檢工作的實際要求來確定巡檢內容，包括全線、定點、定線等路線設定。第三，巡檢準備，為了可以最大限度上確保巡檢作業能夠順利完成，工作人員應在巡檢之前做好充分地準備工作，如無人機設備檢查。通信傳輸回路檢查、機載巡檢設備校驗、控制模塊檢驗、動力裝置啟動等等。第四，巡檢執行，無人機技術在巡檢過程中需嚴格按照《技術導則》《技術規程》等相關標準進行規范化操作。第五，巡檢報告，在巡檢時工作人員還應及時地對線路巡檢相關的數據信息進行整理，為該輸電電路后續的運行維護提供數據參考。

3.3 巡線數據處理方法

對于現在的無人機來說，采集到的圖像信息需要經過人工分析。工作人員根據無人機拍攝的圖片進行分析，找出桿塔所存在的安全隱患。這樣的方式會受到很多干擾因素的影響，例如大霧天以及陰天等因素，對無人機拍攝的畫面都具有一定的影響。目前，浙江的電力公司在線路巡檢時利用無人機搭載SAR雷達進行巡視，可以解決在大霧環境下的導線斷線巡視。要加強無人機的巡檢效率，就需要盡快應用無人機圖像處理的系統程序。這種程序可以對圖像進行降噪，避免圖像模糊，使無人機拍攝的圖片更加清楚。

4 結束語

我們不可否認的是，無人機巡檢已然成為輸電線路項目中巡檢作業未來的發展趨勢。雖然現階段人工巡檢已然占據一席之地，但相信隨著無人機巡檢技術的不斷優化和提升，其一定能夠逐漸代替人工巡檢為輸電線路的安全運行做出更大的貢獻，為我國電力領域的長期發展添加助力，這也是每一位從事輸電線路巡檢作業工作人員的美好希冀。

參考文獻：

[1]邵瑰瑋.架空輸電線路無人機巡檢技術研究進展[J].高電壓技術，2020，46（01）：14-22.

[2]陳劍剛.無人機在架空輸電線路巡檢中的應用研究[J].湖南電力，2019，39（05）：74-77.

（國網山東省電力公司臨沭縣供電公司，山東 臨沂 276700）