輸電線路運(yùn)維檢修中無(wú)人機(jī)的應(yīng)用研究

郭新建

摘 ?要：我國(guó)電力線路覆蓋范圍極廣，電力部門每年都需要花費(fèi)大量的人力和物力來檢查線路，部分環(huán)境惡劣的區(qū)域難以進(jìn)入，很難進(jìn)行維護(hù)工作。無(wú)人機(jī)巡線安全系數(shù)高，輸電線路圖像顯示清晰，能發(fā)現(xiàn)供電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)前，無(wú)人機(jī)的使用已成為我國(guó)輸電線路檢測(cè)的重要手段。本文主要分析輸電線路運(yùn)維檢修中無(wú)人機(jī)的應(yīng)用，研究無(wú)人機(jī)在輸電線路運(yùn)維檢修方式，推動(dòng)電力巡檢工作現(xiàn)代化發(fā)展。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī);輸電線路;運(yùn)維檢修

引言：無(wú)人機(jī)巡檢因其高效、實(shí)用和安全的特點(diǎn)，成為我國(guó)高壓輸電線路巡檢的重要手段。無(wú)人機(jī)的成像和攝影技術(shù)取代了人工拍攝檢測(cè)，在推動(dòng)電力行業(yè)的發(fā)展方面具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。因此，無(wú)人機(jī)在巡檢中的應(yīng)用不僅是當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)，也是研究的熱點(diǎn)內(nèi)容。

1目前我國(guó)輸電線路巡檢方式

目前，我國(guó)的輸電線路的巡檢方式包括人工巡檢、機(jī)器人巡檢、直升機(jī)巡檢和無(wú)人機(jī)巡檢。人工巡檢是一種較傳統(tǒng)的巡檢方式，由于輸電線路廣泛分布在不同的環(huán)境且線路極長(zhǎng)，所以人工檢查的工作難度非常大。機(jī)器人巡檢是一種較新型的巡檢方式，特別是對(duì)于高壓輸電線路，機(jī)器人可進(jìn)行自動(dòng)檢查。然而，目前機(jī)器人檢測(cè)速度很慢，工作距離相對(duì)較短。因此，檢測(cè)機(jī)器人的工作效率和工作范圍還有待提高。直升機(jī)巡查主要由帶機(jī)組的直升機(jī)完成。直升機(jī)可以拍攝電力線的當(dāng)前狀態(tài)，以便進(jìn)行巡邏檢查。然而，這種巡檢方法需要投入大量的成本和人力資源，因此無(wú)法廣泛應(yīng)用。無(wú)人機(jī)巡邏檢查主要應(yīng)用無(wú)線遙控設(shè)備和機(jī)身編程系統(tǒng)，可通過其成像設(shè)備收集信息，并通過信息傳輸設(shè)備將信息傳輸至地面工作站，還可以執(zhí)行危險(xiǎn)的巡檢工作，提高工作效率和輸電線路檢查質(zhì)量。與上述三種巡檢方式不同，無(wú)人機(jī)巡檢成本低、工作效率高、精度相對(duì)較高，因此在未來的巡檢工作中會(huì)得到廣泛的應(yīng)用。

2無(wú)人機(jī)輸電線路巡檢優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)的巡檢方法主要采用人工檢測(cè)，即借助人眼、紅外熱像圖等設(shè)備來確定傳輸線的安全距離是否符合規(guī)范和要求，之后再進(jìn)行直接檢測(cè)。然而，這種檢查模式將受到所用檢查設(shè)備和輸電線路位置限制。如果將無(wú)人機(jī)用于輸電線路的檢測(cè)，可以有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)人工檢測(cè)的不足[1]。下面是應(yīng)用無(wú)人機(jī)巡檢的優(yōu)點(diǎn)：

2.1不受地理環(huán)境限制

我國(guó)的部分地區(qū)地勢(shì)崎嶇、環(huán)境險(xiǎn)惡，這給輸電線巡檢工作帶來極大的困難和挑戰(zhàn)。與傳統(tǒng)的巡檢方式相比，無(wú)人機(jī)巡檢不會(huì)受到任何地理環(huán)境的影響。運(yùn)用無(wú)人機(jī)進(jìn)行輸電線路巡檢能夠?qū)⑤旊娋€路中的絕緣體、導(dǎo)線和地線等其他設(shè)備通過近距離、多角度的方式展現(xiàn)在人們眼前，這不僅提高了線路檢查的效率，還降低了人工作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)相比于傳統(tǒng)檢測(cè)方式，無(wú)線電巡檢還能給工作站提供更加全面的有效信息。

2.2不受氣候條件影響

無(wú)人機(jī)輸電線巡檢的機(jī)動(dòng)性和安全性均比較高，且不受氣候條件的限制。對(duì)于那些無(wú)法進(jìn)行手動(dòng)操作或者氣候條件極為惡劣的地區(qū)，可以用無(wú)人機(jī)來展開每日的輸電線路巡檢工作，不僅提高了巡檢效率，還大大降低了操作風(fēng)險(xiǎn)。

2.3大大提高巡檢質(zhì)量

無(wú)人機(jī)在巡檢輸電線路時(shí)能夠執(zhí)行快速飛行和懸停等功能，因此它可以方便快捷地監(jiān)測(cè)輸電線路中的硬件、導(dǎo)線、地線、桿塔等其他部件的質(zhì)量，并且能夠?qū)⑾鄳?yīng)的輸電線路影像實(shí)時(shí)傳輸?shù)綔y(cè)量站和控制站，這使得測(cè)量站和控制站能更好地分析輸電線路是否存在零件損壞等問題。

2.4操作靈活，作業(yè)效率高

更重要的是，無(wú)人機(jī)可以配備不同的檢測(cè)設(shè)備來執(zhí)行不同的輸電線路巡檢任務(wù)。例如，其可以發(fā)現(xiàn)輸電線路連接處和接地電纜等部件的質(zhì)量問題，還可以測(cè)量輸電線路走廊中的樹木和高層建筑是否超高，以免發(fā)生線路故障。然而，在使用無(wú)人機(jī)對(duì)輸電線路進(jìn)行檢查的過程中，仍需要人工來建立科學(xué)的檢查路線方式，以確保工作人員能夠從多個(gè)角度觀察輸電線路，確保輸電線路檢查全面、高效。

3無(wú)人機(jī)在輸電線路巡檢的應(yīng)用

3.1無(wú)人機(jī)和地面工作站的功能

無(wú)人機(jī)巡檢系統(tǒng)主要由無(wú)人機(jī)、信息采集設(shè)備、通信設(shè)備和地面工作站組成。它可以通過手動(dòng)遙控控制飛行線路和停留位置，然后通過其信息采集設(shè)備采集傳輸線路的實(shí)際情況，完成信息采集后，通過通信設(shè)備將信息傳輸?shù)焦ぷ髡尽o(wú)人機(jī)主要是在工作人員的操作背景下完成信息的獲取，根據(jù)各種指令完成工作。無(wú)人機(jī)可以控制輸電線路的絕緣子、夾具、導(dǎo)線、地線和塔架，并進(jìn)行檢查，查看是否有異物懸掛在輸電線路上導(dǎo)致電線斷裂或通過接觸點(diǎn)的加熱缺口掉落[2]。操作無(wú)人機(jī)的地面工作站主要任務(wù)是遠(yuǎn)程控制無(wú)人機(jī)并時(shí)刻保持與無(wú)人機(jī)的通信，引導(dǎo)無(wú)人機(jī)收集信息。地面工作站可以對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，這是無(wú)人機(jī)區(qū)別于其他巡檢方式的功能特點(diǎn)之一。同時(shí)，地面工作站必須引導(dǎo)無(wú)人機(jī)使用空中設(shè)備多次采集信息，并確定采集信息的位置。同時(shí)，地面工作站必須確保始終在傳輸線上收集信息，以完成無(wú)人機(jī)巡檢工作。

3.2輸電線路測(cè)距中的應(yīng)用

無(wú)人機(jī)在輸電線路測(cè)距中的應(yīng)用十分廣泛。從理論上講，傳統(tǒng)的遠(yuǎn)程測(cè)距技術(shù)存在著測(cè)距范圍小、精度低、不能適應(yīng)特殊環(huán)境等缺陷。無(wú)人機(jī)輸電線路測(cè)距能夠很好地彌補(bǔ)了這些傳統(tǒng)技術(shù)的缺陷和不足。無(wú)人機(jī)輸電線路測(cè)距這一方式可以借助超聲波設(shè)備從頂部測(cè)量傳輸線，顯著的提高了傳輸線的精度和傳輸?shù)男省＠纾袊?guó)河北北部電力公司使用無(wú)人機(jī)技術(shù)測(cè)量輸電線路走廊下方的樹木屏障對(duì)比經(jīng)緯

3.3輸電線路架設(shè)中的應(yīng)用

在傳統(tǒng)的輸電線路施工過程中，主要采用人工架設(shè)，但這種方式的輸電線路施工將消耗大量的勞動(dòng)力成本，施工周期相對(duì)較長(zhǎng)，線路施工風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較高。若能夠在輸電線路建設(shè)過程中合理運(yùn)用無(wú)人機(jī)設(shè)備，就可以提高輸電線路架設(shè)的質(zhì)量、效率和安全性，減少對(duì)森林資源的破壞，進(jìn)而為中國(guó)電網(wǎng)建設(shè)注入新的活力。無(wú)人機(jī)在輸電線路架設(shè)放線中的應(yīng)用方案主要包括如下幾個(gè)流程：

3.3.1施工準(zhǔn)備

輸電線路運(yùn)維檢修前的準(zhǔn)備工作。在啟動(dòng)主牽引繩之前，必須選擇線路兩端視野良好的開闊地面作為無(wú)人機(jī)的起飛點(diǎn)，并將牽引繩頭放在無(wú)人機(jī)上。

3.3.2展開作業(yè)

在主拖纜部署期間，有必要進(jìn)行施工耐張段的安裝，并為無(wú)人機(jī)作業(yè)選擇適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行時(shí)間，操作如下：無(wú)人機(jī)操作員必須停留在起始塔下方，遠(yuǎn)程檢查無(wú)人機(jī)，以將牽引繩帶到第一個(gè)基地塔的頂部，然后沿著輸電線路的方向飛到下一個(gè)基地塔。在第二座基塔線路高空與操作人員確認(rèn)后，可選擇“拋繩”或通過預(yù)掛滑車飛至第三座基塔，作業(yè)完成后繼續(xù)飛至第四座基塔，直到當(dāng)天的任務(wù)完成。

3.4無(wú)人機(jī)的技術(shù)創(chuàng)新

無(wú)人機(jī)已被用于輸電線路的巡查工作，但其某些功能仍需改進(jìn)，且還能夠開發(fā)更多的新的技術(shù)。比如創(chuàng)新無(wú)人機(jī)巡檢技術(shù)，讓無(wú)人機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)自主導(dǎo)航。無(wú)人機(jī)通過傳輸照片等信息的方式讓地面工作人員發(fā)現(xiàn)輸電線路本身的故障點(diǎn)，及時(shí)處理寬帶和生產(chǎn)信息的傳輸問題，進(jìn)而協(xié)調(diào)管理工作。創(chuàng)新無(wú)人機(jī)技術(shù)就要加強(qiáng)無(wú)人機(jī)的避障功能，在對(duì)輸電線路進(jìn)行巡檢的過程中需要防止無(wú)人機(jī)撞擊輸電線路，避免對(duì)已經(jīng)損壞的輸電線路造成二次傷害[3]。創(chuàng)新無(wú)人機(jī)技術(shù)，保障無(wú)人機(jī)在極端惡劣天氣中能夠正常作業(yè)。部分輸電線的巡檢工作不得不在惡劣的環(huán)境中進(jìn)行，因此需要重視在極端天氣中無(wú)人機(jī)能否正常應(yīng)用。為了優(yōu)化無(wú)人機(jī)巡檢系統(tǒng)，需要改進(jìn)機(jī)身、自身重力和無(wú)人機(jī)旋翼等部位。創(chuàng)新無(wú)人機(jī)技術(shù)，要保障無(wú)人機(jī)能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)巡檢工作，并將信息及時(shí)傳輸給地面工作站。

結(jié)語(yǔ)：綜上所述，無(wú)人機(jī)在輸電線路中有許多應(yīng)用方向，無(wú)論輸電線路的運(yùn)營(yíng)類型如何，無(wú)人機(jī)都可以提高輸電線路檢查運(yùn)營(yíng)、施工運(yùn)營(yíng)和遠(yuǎn)程運(yùn)營(yíng)的質(zhì)量、效率和安全性，確保輸電線路正常運(yùn)行，有效提高中國(guó)輸電線路建設(shè)和檢查的工作效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]邵瑰瑋，劉壯，付晶，等.架空輸電線路無(wú)人機(jī)巡檢技術(shù)研究進(jìn)展[J].高電壓技術(shù)，2020，46（01）：14-22.

[2]梁華貴，孫建明，朱先啟，等.基于無(wú)人機(jī)的輸電線路運(yùn)維檢修一體化裝置的研究與應(yīng)用[J].電工技術(shù)，2019（18）：34-36.

[3]王燾榮.電力檢修無(wú)人機(jī)避障策略研究[D].西南石油大學(xué)，2017.