無人機在輸電線路巡檢中的應用

趙蓓

摘要：隨著無人機在電力巡檢領域應用的逐步推廣，為電力企業在山區等地形復雜區域進行巡檢提供了較大便利，為了提高輸電線路無人機巡檢的可靠性，提出輸電線路巡檢無人機安全距離確定方法。構建輸電線路巡檢無人機安全距離信息采集的分布式傳感信息識別模型，實現對輸電線路巡檢無人機安全距離定位，構建輸電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，實現對輸電線路巡檢無人機安全距離的參數估計，根據數據估計結果，實現輸電線路巡檢無人機安全距離準確定位。

關鍵詞：無人機;輸電線路;線路巡檢

引言

近年來，輸電線路的運維質量直接關系到電網的安全穩定運行，要提高電力系統可靠性，減少線路事故的發生，就必須清楚掌握線路的運行狀況，按期進行巡視與檢測，及時發現線路缺陷和威脅線路安全的隱患。目前，輸電運維工區多采用人工定期巡視的方法，頻繁的巡視工作消耗了大量的人力、物力、財力。此外，由于輸電線路距離長，天氣、交通環境等因素嚴重影響巡檢質量，因此，傳統輸電線路巡檢方式已難以適應電網發展需要。

1無人機在輸電線路巡檢的重要性

隨著輸電線路智能巡檢技術的發展，采用無人機和遠程紅外跟蹤識別技術進行輸電線路巡檢成為未來輸電線路巡檢發展的主要方向，輸電線路巡檢無人機是一種高效、便攜、穩定的巡檢設備，目前在輸電線路的日常巡檢工作中得到廣泛應用。這是無人機在輸電線路應用的一個縮影。近年來，隨著人工智能技術和5G網絡快速發展，利用無人機開展輸電線各以及變電站智能巡檢日益普遍。當前，利用無人機代替人工巡線已成趨勢，并廣泛應用于各省級供電企業。利用無人機進行智能巡檢，大大降低了檢修工作人員勞動強度，縮短了巡視周期，提高了輸電線路運維檢修能力。

2輸電線路安全現狀

2.1環境因素

就輸電線路的分布情況而言，輸電線路大部分架設在戶外，其中包含了高壓主干供電網絡。分布于戶外的輸電線路往往需要面臨風雨、雷電、冰雪以及陽光曝曬等問題，部分地區、部分時間還要面臨極端環境，如狂風、雷暴等。在風力較大、持續時間較長時，輸電線路會隨風擺動，尤其是弧垂處振動幅度更大，下垂部位或固定部位更容易發生斷線;冰雹會使絕緣子意外破損造成短路現象;冰雪的覆著會增加輸電線路的質量造成斷線或塔倒的發生;陽光下的曝曬會加速線路的疲勞及老化，減少線路服役時間。同時，輸電線路所屬環境大多比較空曠，輸電線路架設比較高，盡管相關部位已經做了防雷擊處理，但輸電線路遭遇雷擊的情況仍時有發生。

2.2人為因素

人為因素可以分為主觀因素和客觀因素兩部分。一般來說，人為主觀因素在施工階段和后續維護階段都會出現。例如：在線路架設施工期間，相關精密部件未按照搬運施工標準進行保護、運輸，造成不易察覺的暗損，從而減少整體部位的服役時間;未嚴格按照施工要求施工，造成桿塔距離過長，線路弧垂不達標進而增加了故障概率，接地電阻過大影響設備安全運行;在輸電線路架設完成后，遇到局部線路故障時，救援不及時或救援無效進而加劇線路故障，或操作人員失誤調控引起線路故障等。除了電網內部人員操作失誤引起的故障外，由于普通居民對線路保護工作的不重視，或供電企業日常管理工作的缺失，也會造成輸電線路故障。如在輸電線路附近焚燒秸稈、盜竊輸電線路以及異物觸碰輸電線等。

3無人機在輸電線路巡檢中的應用

3.1高程數據的應用

路徑跨越山區時，應利用DEM數據提取粗略斷面（包括縱斷面、風偏斷面及危險點），并利用電子模板進行桿塔排位，并將排位成果轉繪到選線平臺，在三維場景中查看塔位地形或實時生成塔基斷面，統計塔腿高差情況，逐基落實桿塔位置。當需要了解宏觀的地形起伏情況時，可以在二維地圖中加載等高線數據，等高距宜不大于5m。路徑跨越林區和居民區時，應聯合使用DSM和DEM數據，實時查看林木高度和房屋高度，估算林木砍伐量和房屋拆遷量，優化路徑走向。

3.2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輸電線路巡檢。根據現有塔桿及輸電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輸電線路巡檢。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。

3.3輸電線路巡檢無人機安全距離參數估計

為避免干擾傳輸線數據向輸電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，及時控制輸電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，同時開啟輸電線路巡檢無人機保護裝置電源。在處理輸電線路高頻信號時，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，需要保證輸電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，并在輸電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，在輸電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。

結束語

隨著信息通信、遠程圖像傳輸技術的迅速發展以及無人機的紅外測溫、紫外探測以及激光震動等各種成像吊艙技術的發展成熟，在不久的將來無人機巡視有望全面取代人工巡視，輸電線路的健康水平將再上一個臺階。

參考文獻

[1]張星煒.無人機在輸電線路巡檢中的應用[J].通信電源技術，2020（01）：234-235.

[2]繆希仁，劉志穎，鄢齊晨.無人機輸電線路智能巡檢技術綜述[J].福州大學學報（自然科學版），2020（02）：198-199.