無人機智能巡檢在風電光伏故障檢測中的應用

范月圓

（江蘇航空職業技術學院，江蘇 鎮江 212134）

0 引言

隨著人類社會進程的逐漸推動，世界人口基數大和社會進程推動所需要的各種能源需求愈發增大，因此新能源的開發和應用成為主流發展趨勢，風力發電、光伏發電等應運而生，成為新能源開發利用中科技水平與規模大小都迅速發展的典型，然而在風力發電和光伏發電整個系統的長期的運營和維護中，基于不同發電工程的特點也存在相應的檢修維護問題，這些問題直接影響了這些發電站在使用中的發電效率、質量、使用壽命以及投入檢測維修的人力物力成本等等[1]。進入二十一世紀，現代化信息技術的興起以及在多領域的廣泛應用受到了顯著的效果，現代化技術的精進和更新促成了人工智能的實現和應用，本文就闡述人工智能中的智能無人機在風力和光伏發電系統故障檢修中的實際應用，以提出智能無人機在電力系統故障檢修中的特點和優勢。

1 智能無人機概述

1.1 無人機概念及分類

無人機的概念從廣義上來講，指的是所有的無人駕駛的所有飛行器的統稱； 而從其操作技術實現上來定義，即可定義為利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛行器。從其用途上的主要可以分為兩發類別，其中一類為軍用，指的是在軍事作戰中承擔偵察、通信、誘餌、對抗、靶機作用的無人駕駛飛機，另外一大類為民用，指的是在當下的農業、畜牧養殖、勘測、氣象等領域廣泛應用的無人駕駛飛機。

1.2 無人機結構組成

無人機的系統結構組成主要包括如下三大方面：其一，飛行器，飛行器系統又由飛行平臺、動力裝置、導航飛控、電氣系統、任務設備共同組成；其二，控制站，控制站主要由顯示系統和操縱系統共同組成；最后，是通訊鏈路，主要包括了地面通訊和機載通訊組成。而通常軍用的無人機主要為多旋翼無人機，其系統組成主要為機架、起落架、電機和電調、電池、螺旋槳、飛控系統、遙控裝置、GPS系統、任務設備和數據鏈路[2]。

1.3 無人機應用特點及相關參數

本文以多旋翼無人機為例，其在應用中的性能特點主要可以概括為如下幾點：其一，可以實現對所需要巡檢設備的自動拍照、存儲以及傳輸的能力；其二，在無人機的起飛階段、飛行階段以及任務執行和下降階段，都可以實現避障飛行；其三，在飛行過程中若出現時空、低電壓等問題時，無人機可以實現自動返航；其四，在空飛和載飛的情況下擁有出色的續航能力；其五，自身佩戴的定位系統的定位精度較高；最后，無人機的飛行性能、穩定性以及安全性較高，其具體的參數如表1所示。

表1 某六翼無人機技術參數表

2 電力系統中故障檢測的困境及無人機的應用優勢

2.1 電力系統故障檢測中存在的困難

通過對相關文獻的搜集以及結合電力系統故障檢修的實際經驗，對傳統的電力系統檢修困難及問題總結為如下幾點：

其一，工作量大，檢修效率低下，隨著我國的電力需求增大以及在電力系統發展上的逐漸發展，供電系統的種類、規模等都都較前有了質的飛躍，與大規模、多類型的供電系統相對應的是檢修工作量的巨大，這對傳統純靠人工進行檢修來說，往往工作效率極低，對故障的檢修往往滯后，甚至需要延后檢修和停止供電系統的運轉來解決。

其二，檢修難度高，檢修的難度高主要體現在一方面諸如風力發電系統等發電系統的運行設備較高，對人工檢修來說難度較高，需要借助其它攀升設備，另一方面，供電系統的組成極為復雜，單純依賴人工的檢修不能滿足檢修需求，人工對溫度、精度的細微差距發現能力也十分有限，加之一些電力系統的基站位置較為偏遠和人煙稀少，使得檢修難度大大增加。

其三，故障檢修受天氣限制，電力系統的故障檢修應該是動態的、實時的，然而傳統的依賴人力實現的檢修在遇到雷雨天等惡劣天氣時，戶外的檢修不得不停止，否則檢修工作的危險性十分高。

最后，除了上述提高的效率低、安全性低、檢修工作量大之外，還存在檢修成本較高的問題[3]。

2.2 無人機在電力系統故障檢測中的應用優勢

結合目前智能無人機在電力系統故障檢測中的應用，其呈現處的優勢主要可以概括為如下幾點：

其一，效率高，目前無人機可實現的功能包括拍照、攝像、測繪、數值檢測等功能，可以于同一時間進行多種數據的測量和數據傳輸回報，這與以來人力的電力故障檢修相比，俠侶高出數十倍。

其二，精度高，通過無人機的應用，可以實現對電力系統故障近距離的檢測，實現無死角和盲區的故障檢測，一些無人機結合紫外成像和紅外成像，使得隱蔽性較強的發熱故障也能被檢測出，實現故障點檢測準確性的大幅度提高。

其三，故障檢修受條件和環境限制小，與人工故障檢修相比，無人機可以在平原、湖泊、高山等地形地貌下飛行巡檢，也可以在雨天、黑夜進行巡檢，因而受地理環境、天氣狀況因素的影響相互對較小，具有廣泛適用性。

其四，利用無人機進行電力系統的巡檢，可以代替傳統的人力巡檢的攀高、登塔、走線等危險作業形式，既提高了檢修作業的效率，也降低了檢修作業的危險性。

最后，無人機的在電力檢修中的應用，實現了我國電力系統由勞動密集型轉向為技術密集型，同時也實現了檢修成本的降低和電力系統經濟化發展[4]。

3 無人機智能巡檢在風力及光伏發電故障檢修中的實際應用

3.1 無人機智能巡檢在風力發電故障檢修中的應用

無人機在風格理發店故障檢修中的技術的實現首先借助于對所要巡檢的風力發電系統的人工巡檢，并將人工巡檢的故障進行分類和數據錄入，作為無人機智能巡檢的結果對照，進而通過對巡檢的目標風機進行無人機智能巡檢的路線規劃和巡檢，并對巡檢的發現的故障進行拍照和記錄，進而與人工巡檢的結果作對比，實現故障的識別和回報，通過該無人機的巡檢，最終可實現對風力發電系統的涂層脫落、表面裂紋、雷擊損傷、排水孔堵塞以及螺栓斷裂等故障的檢修和排查。

3.2 無人機智能巡檢在光伏發電故障檢修中的應用

由于光伏發電在實際電力系統中的應用成熟和廣泛，無人機在光伏發故障檢修中的應用也十分成熟，本文結合實際中常見的幾種故障檢修中無人機的應用闡述。首先，是溫度檢測，光伏發電借助太陽照射，然而在具體運營過程中會出現溫度的變化，以高溫為例，產生高溫的原因有太陽過曬導致的高溫、光伏設備表面破裂導致的高溫、發電系統短路導致的高溫、光伏組件表面落上遮擋物導致電流及電壓變化所致的高溫，而高溫會導致焊點融化、柵線毀壞以及光伏組件的報廢，而配備熱感攝像機的無人機就可通過GPS精準定位具體破裂及遮擋物位置，并進行過熱預警與位置回報；其次，一些無人機的機身配備有計算機分析軟件，可以通過自身對光伏組件的檢測實現數據的收集、處理以及分析，從而了解光伏組件的運作狀態，并對故障原因進行分析，從而提出可行的補救辦法[5]。

4 結語

綜上所述，電力系統的大力發展，使得電力系統在規模、種類、技術、運營等方面都得到了極大的發展和提升，與電力系統快速發展相對應的是傳統的勞動密集型檢修的發展滯后，基于人工智能、電子通信、互聯網、計算機等現代化技術的無人機在電力系統故障檢修中呈現出了效率高、精度高、質量高、風險小、成本低的優勢，值得在電力系統的故障檢修中廣泛應用。