電力線路中的無人機巡檢方案分析

林靜 曲烽瑞

摘要：隨著經濟的不斷發展，社會對于電能的需求不斷增加，電力線路里程不斷增長，并且線路沿線地區建設不斷加快，施工機械等活動頻繁，電力線路防外破保護點不斷增加，造成輸電運檢人員不足的問題日益凸顯，使無人機巡檢成為提升檢修效率的重要手段之一。根據國網公司公布的數據，無人機巡檢架空線路巡檢效率是傳統人工巡檢效率的8倍以上，在其他特定巡檢任務中，無人機巡檢效率也遠超傳統人工巡檢方式，在一定程度上緩解了巡檢工作壓力，但是由于小型多旋翼無人機巡檢過程中仍需要人工處理大量圖像數據，并且巡檢人員也需要具備較高的無人機操作水平和維護技能，專業化無人機巡檢人員的欠缺和智能化水平的不足嚴重制約無人機巡檢進一步的推廣應用。

關鍵詞：電力線路;無人機;巡檢方案

引言

隨著無人機技術的發展，無人機在電力巡檢的應用越來越廣泛，其中無人機在對電力系統的自主巡檢的研究成為熱點之一。現有的大多數無人機仍然采用遠程操控和跟蹤預定的航跡，所使用的航跡規劃方法多數是在已知的環境下，且飛行過程中環境條件不變。目前常用航跡規劃方法主要有人工勢場法、粒子群算法、A*算法、遺傳算法、蟻群算法等。

1無人機相關概述

無人駕駛飛機，簡稱無人機，它是依靠無線電遙控設備與自帶的程序控制裝置操縱的無人飛行器。相較于傳統人工巡檢，無人機巡檢具有成本低、風險小、效率高等特點，并且可以在各種復雜環境下出色地完成指定任務。四旋翼無人機作為一種典型的無人機，除了上述無人機的優勢之外，更兼具體積小、操作難度低等優勢，因此，在電力巡檢中得到了大量的應用。正是由于四旋翼無人機在電力巡檢中的巨大優勢與廣泛應用，不僅使其所肩負的巡檢任務變得越來越繁雜，而且其巡檢所處的環境也變得越來越復雜多變。然而，四旋翼無人機在執行巡檢任務過程中一旦發生故障，立馬就會使得無人機的性能大幅下降，更嚴重的甚至會造成整個無人機墜毀，這樣不但會影響巡檢任務的完成，造成損失，甚至會威脅到被檢電力系統與巡檢人員的安全，導致不可挽回的后果。因此，研究電力巡檢無人機的魯棒故障估計與容錯控制對提高其安全性與可靠性具有重要的理論意義與應用價值。

2電力線路中的無人機巡檢方案

2.1無人機巡檢安全距離參數估計

為避免干擾傳輸線數據向電力線路巡檢無人機保護裝置發送誤動信號，可在數據處理芯片中設計響應程序，及時控制電力線路巡檢無人機保護裝置啟動元件，檢測到線路中出現故障電流，同時開啟電力線路巡檢無人機保護裝置電源。在處理電力線路高頻信號時，DSP模塊存在著信號極值分類問題，當信號頻率達到最大值時，需要保證電力線路巡檢無人機保護裝置內的波形故障檢測能將信號逐個分解，當信號頻率達到最小值時，需要設置故障檢測閾值以完成對干擾信號的識別，并在電力線路巡檢無人機保護裝置內完成信號質量的自檢，自檢合格后，啟動保護動作程序，如果自檢信號質量不合格，則斷開DSP外部的信號輸出，在電力線路巡檢無人機保護裝置內巡檢，自檢合格后再啟動保護動作程序。構建電力線路巡檢無人機安全距離分布大數據模型，采用大數據多源信息融合和特征參數跟蹤識別方法，電力線路巡檢無人機安全距離參數分布的中值分量為：

其中，I為大數據多源信息融合參數;q（t）為特征參數跟蹤識別方法函數;h為模糊信息聚類方法參數。構建電力線路巡檢無人機安全距離確定的似然估計模型，得到似然參數估計結果為：

其中，xi為輸出電壓的正半周期內函數;ui為電力線路巡檢的安全距離參數;此時安全距離參數分布的基波頻率為z（q）。在電容電壓的浮動范圍內，構建電力線路巡檢無人機安全距離確定的大數據融合對象參數集，得到融合結果為：

其中，Δx和Δy分別為電力線路巡檢無人機安全距離的梯度增益;k表示沖擊放電電壓;θ表無人機的相位。

2.2移動式機巢無人機智能巡檢方案

針對城市環境與地勢平坦區域，可充分借助移動式無人機機巢機動性進行電力線路巡檢。根據現有塔桿及電力線路前端邊緣計算采集裝備信息反饋，經過輸電綜合監控平臺進行多源信息數據的融合分析下達巡檢指令，巡檢班組根據常規性巡檢任務與特定風險排查巡檢任務進行路線規劃實施電力線路巡檢。巡檢班組人員駕駛移動式無人機機巢機到達指定位置開展巡檢工作，無人機按照指令開展巡檢工作，并將巡檢圖像數據實時傳輸至車載服務器，經過邊緣計算快速對數據進行初始處理，快速將巡檢初始結果上傳至巡檢管控平臺端，供平臺對巡檢數據的快速分析，基于平臺分析結果將消缺信息通過移動作業APP下發，開展消缺作業，作業人員完成消缺作業后將信息通過作業APP回傳至巡檢平臺，完成無人機巡檢—故障、隱患信息確認—消缺作業的工作閉環。

2.3固定式機巢無人機智能巡檢方案

結合地區山地、丘陵等地勢復雜等移動式機巢無法有效部署的區域，根據區域特征可合理布置固定式機巢，提升地勢復雜區域的電力線路巡檢效率。根據區域供電所或塔桿分布，合理布局固定式機巢，通過固定式機巢作為信息傳遞及初始處置中介，在為無人機提供充電支持的同時對無人機運行狀態進行實時監控。

結語

引入了無人機理想巡檢路徑以及無人機在理想路徑投影點的引力場，使無人機具有在理想路徑上飛行的趨勢，提高無人機巡線的效率;并針對U型障礙物，提出縮小無人機的探測范圍，并對引力、斥力做出調整，使無人機擺脫U型障礙物，仿真實驗驗證了此種無人機航跡規劃的有效性。

參考文獻：

[1]屠耀宇，張玲，董源.無人機電力線路安全巡檢系統及關鍵技術[J].電力系統裝備，2019，（19）：149-150.

[2]黎中文.無人機在電力行業中的應用[J].廣西電業，2020，（7）：17-18.