配電線路無人機巡檢的應用與展望

摘要：現代無人機技術在配電線路巡檢中發揮著重要作用，實現了線路本體巡檢、隔離刀閘巡檢、配電箱、電纜線路巡檢、低壓線路設備檢查等配電線路運維各部分的統籌巡檢，巡檢效率提升且巡檢成本降低。此外，配電線路無人機巡檢能克服地理、氣溫等條件影響，故障巡檢精確度更高，有利于及時掌控配電線路整體運行情況?；跓o人機技術，走人機協同作業之路，電網運維效果更加理想?，F主要就配電線路無人機巡檢具體應用進行探討，在明確其應用優勢和應用內容的基礎上，就未來配電線路無人機巡檢的發展趨勢進行了預測和展望，可為現代無人機技術的完善及其電力服務價值的發揮提供相應指導。

關鍵詞：無人機;配電線路;巡檢應用;展望

1? ? 配電線路無人機巡檢技術

電網分布廣泛且設置復雜，造成電力系統運維管理難度較大。作為電力系統運維管理的基礎內容——配電線路的維護與檢修是重點。傳統的人工巡檢效率低、成本高、精確度低，而現代無人機技術的創新應用，開啟了人機協同巡檢的新模式，并分化出如固定翼巡廊道、多旋翼巡桿塔等巡檢模式，配電線路巡檢人工智能化趨向越來越明顯。無人機技術支持下的配電線路巡檢克服了巡檢區域跨度大、地形復雜、自然環境惡劣、配電線路設備長期暴露引發的材料老化等問題，巡檢效率、精確度和成本優勢更為明顯。以配電網應用較廣的大疆精靈4Pro為例，其搭載FlightAutonomy技術，配備6個視覺傳感器、2組紅外傳感器、1組超聲波傳感器，擁有GPS/GLONASS雙模衛星定位系統、IMU和指南針雙冗余傳感器，飛行中能實時獲取圖像、深度、定位等信息，飛行速度在20 m/s，最大飛行海拔高達6 000 m，以10 kV、100 km的配電線路為例，兩臺無人機作業在完成飛行線路儲存的前提下2 h基本巡視完畢。而人工巡視，需要克服重重困難，五個人巡視完同樣的配電線路范圍，需要超過10 h。無人機巡檢系統由空中飛行平臺和地面控制站兩部分構成（圖1），空中飛行平臺對應無人機系統、導航系統及航點定位系統，而地面控制站具體分為飛行數據顯示、影響數據顯示和飛控指令傳輸三部分。

2? ? 與人工巡檢的對比分析

2.1? ? 巡檢效率更高

傳統人工巡檢作業人員步行距離為檔距的3～4倍，這意味著有70%左右的巡檢時間是在路上，而無人機巡檢對應的飛行速度是工作人員步行速度的10倍以上，巡檢時間大大縮短。傳統的人工巡檢需要定期排查設備外觀是否完好、有無放電痕跡等信息，這是一個反復排查與核對的過程，無人機巡檢避免了重復性的現場巡檢排查[1]，只需要提取重點部位照片。因此，與傳統人工巡檢對比，配電線路無人機巡檢效率更高。

2.2? ? 巡檢質量更優

對比人工巡檢，無人機巡檢質量更優。以往人工巡檢很大程度上取決于巡檢人員的巡檢經驗，缺乏巡檢經驗，缺陷判斷準確性就會大打折扣。而無人機巡檢通過專業攝像設備進行高空高清拍照、信息提取，便于缺陷精準識別，減少了錯判與漏判情況。特別是重點部位的拍照反饋與缺陷識別，精準度提升帶來了持續優化的巡檢質量。

2.3? ? 巡檢成本降低

電力建設中不少線路架設在偏遠山區，自然環境惡劣，地形復雜，人工巡檢難度大且危險系數高，巡檢成本高。無人機巡檢擺脫了地形、環境的影響，其于有效飛行距離內能實現配電線路及設備不同角度的照片拍攝，操作簡單，巡檢成本低。無人機代替工作人員，無需親臨每一個設備現場，作業安全更有保障。

3? ? 配電線路無人機巡檢的主要內容

配電線路無人機巡檢應用廣泛，巡檢項目多，就當前來說主要集中于線路本體、避雷器、隔離刀閘和跌落式熔斷器、柱上開關、臺變及配電箱、電纜線路的引落引上線、郊區低壓線路及設備、配電線路和設備發熱情況、附屬設施、通道及電力保護區范圍的樹障情況等方面。不同巡檢對象下又對應更為具體的巡檢項目，如配電網架空線路巡檢中的絕緣子巡檢[2]，又對應傘裙破損程度、污穢程度、有無放電痕跡、鋼帽有無裂紋斷裂、絕緣子偏移程度、絕緣子固定導線的扎線松弛開斷等具體項目。綜合來說，配電線路無人機巡檢事無巨細。

4? ? 配電線路無人機巡檢具體應用

4.1? ? 桿塔本體巡檢精細化

傳統的人工巡檢很難實現對配電線路細節問題的分析與質量把控，巡檢局限性大。而無人機巡檢讓配電線路精細化運維落到實處。多旋羽翼無人機能在人工操控下完成桿塔各精細部位的高清拍照，基于高清圖片分析有無細節缺陷。桿塔、絕緣子、架空導線、金具、接地裝置等部位缺陷通過高清攝像一目了然。高清照片帶來缺陷類型的精準判斷與識別，以金具巡檢為例，線夾斷裂、裂紋、磨損、銷釘脫落或嚴重銹蝕、發熱;均壓環、屏蔽環燒傷、螺栓松動、發熱，防振錘跑位、脫落、嚴重銹蝕、阻尼線變形、燒傷，間隔棒松脫、變形或離位等缺陷細節判斷更具參考性[3]，當前應用無人機技術進行金具缺陷識別精準度達到了90%。精細化巡檢能及時發現微小問題并做好信息記錄，加強配電線路運行的危險預警。

4.2? ? 通道巡檢快速無遺漏

無人機巡檢更實現了通道巡檢效率的提升，且無遺漏。多旋羽翼無人機在配電線路桿塔上方10 m外進行飛行記錄，對配電線路全線通道進行巡檢，并準確反饋通道情況，配電線路運維人員可以依托歷史檔案數據和獲取的當次反饋數據反復查看廊道情況，做好停電檢修前的現場勘察。而無人機全線通道巡檢可以重點排查違建物、大棚飄浮物、易燃易爆物、樹竹隱患等，范圍廣、速度快、無遺漏，巡檢結果可信度高。搭載了激光雷達裝置的無人機通過三維建?？梢詫Ь€、樹木、建筑物距離進行自動測量，以線路與通道的三維點云數據模型分析完成通道隱患的預警提示。走廊三維建模對比傳統的照片判讀，照片呈現更直觀，判讀更方便。在三維建模系統的支持下，也能高效快捷地獲取可視化線路走廊圖。

4.3? ? 設備測溫優勢明顯

配電線路無人機巡檢在設備測溫方面優勢明顯。搭載紅外成像儀的無人機可以完成對桿塔金具、絕緣子、配電變壓器等裝置的近距離測溫，能有效識別套管及高低壓側接線柱、油箱殼等部位溫度過高的缺陷，及時發現導線靠近連接件側部位、高壓引線、導線上各類線夾、接駁點等溫度過高的情況。其能較早地預警復合絕緣子基于芯棒受損引發的過熱風險。而人工巡檢因檢測方向與絕緣子方向平行很難識別過熱缺陷，無人機則利用與絕緣子方向相垂直的巡檢方向實現了有效識別。

4.4? ? 故障識別精準無干擾

傳統的人工巡視故障識別往往基于主觀判斷，人力巡視時是使用在地面往上仰看的方式查找缺陷，瓷瓶、設備局部放電多見放電點位于設備中部、頂部的情況，單靠眼睛觀察很難發現故障點，而要想采用人工巡視方式識別這類故障，需停電進行登桿檢查，增加了人力、物力投入，且作業風險大，并伴有停電干擾。而無人機能從各個角度進行拍攝，通過配置高清相機及時儲存巡檢照片，為工作人員判斷配電線路運行狀態提供真實有效的信息參考，能夠及時發現設備頂部、中部的放電點，繼而及早發現缺陷，讓巡檢人員提前做好停電安排和材料準備。其對配電線路桿塔運行故障可以做出快速且準確的判斷，能及時識別懸掛的異物[4]，及時判斷是否有絕緣子破損自爆的故障情況。搭載紅外儀的無人機能重點關注周圍表面溫度發熱異常點，并引入光譜圖像分析檢查線路是否存在故障，搭載探測與成像儀的無人機則可以及時識別出桿塔和配電線路的相關運行故障。

5? ? 無人機巡檢技術發展前景

基于無人機技術在配電線路巡檢中的優勢發揮及我國科技的創新發展，無人機巡檢應用前景廣闊而光明。在無人機巡檢技術發展研究中首先要關注無人機性能的強化，特別是續航能力的穩步提升，使其在危險與復雜的環境中也能保持運行的穩定。其次，要重視無人機機型改進，針對其通道巡查、故障分析、測溫等綜合性功能應用，以機型改進實現無人機配電線路巡檢某項功能應用專業化程度的提升，以不同裝載配置實現不同環境的作業適應，專項功能優勢更明顯。最后要加大對無人機巡檢模式的創新開發，從無人機自主控制、能源補給等方面著手，實現無人機線路巡檢的全自動化。

配電線路無人機巡檢技術智能化發展不可逆，而研究發展的重點及未來應用主要集中于智能立體巡檢體系的建立，增加無人機巡檢附加功能，使綜合直升機、固定翼等無人機機型滿足配電線路雷達掃描、測溫、防外力、夜巡等多種巡檢作業需求。拓展無人機巡檢線路的數字化通道，提升其數據自動分析水平。創建無人機自動駕駛系統，以無人機航線記憶功能的實現，帶來無人機全自動巡檢。以圖像識別技術的成熟化實現無人機巡檢缺陷自動識別精準度的提升，并實現云臺前端缺陷自動化判別及圖片的自動化歸類儲存。在視頻影像后處理技術的支持下，實現影像與二維坐標地圖的融合，影像快速定位。

6? ? 結語

配電線路無人機巡檢技術的廣泛應用，大大提升了配電線路運維管理的實效性，基于配電線路無人機巡檢的多功能優勢，必須重視無人機技術的研發。以配電線路運維管理的實際訴求，推動無人機巡檢技術的專業化發展，實現其專項功能價值的最大化。

[參考文獻]

[1] 許勇.無人機巡檢輸電線路技術的應用分析[J].石化技術，2020，27（3）：137.

[2] 曲達.小型多旋翼無人機在架空輸電線路巡檢應用探索[J].通信電源技術，2020，37（6）：281-282.

[3] 羅煒，張海濤，張笑玲，等.配網線路集群無人機智能巡視技術研究與應用[J].科技創新與應用，2020（7）：146-147.

[4] 王永昆，王棟，孫永杰，等.輸電線路無人機巡檢應用與展望[J].電工技術，2020（1）：76-77.

收稿日期：2020-08-25

作者簡介：梁健發（1982—），男，廣東江門人，工程師，技師，研究方向：配電線路運檢和供電所配網規劃。