無人機輸電線路巡線技術及其應用

陳鳳翔，楊 磊，謝 春，徐梁剛

（貴州電網有限責任公司輸電運行檢修分公司，貴州 貴陽550000）

現階段，我國社會經濟正在快速發展，人們的物質生活水平越來越高，國家社會以及人們對電力的需求也越來越高，因此我國電網正在不斷擴大建設規模，而輸電線路只有正常安全穩定運行才能夠滿足國家社會和人們對電力的多元化需求，然而這樣會在很大程度上增加輸電線路的巡線工作壓力。在輸電線路巡線工作中應用無人機技術，充分發揮無人機技術的作用，降低輸電線路巡線技術的工作壓力，還能夠幫助工作人員完成危險系數比較高的檢查環節。

1 當前輸電線路巡視現狀

1.1 愈發復雜的巡視環境

我國的電力事業正在可持續穩定發展之中，已經覆蓋了我國大部分的地區，但是很多輸電線路交叉分布在野外，這些地方氣候不穩定且比較惡劣，地理環境也復雜多變。例如，我國西北地區多為山地和丘陵，人煙稀少，很多的輸電線路都架設在山地和丘陵的頂部，大多數的桿塔還被建設在了無人區，這樣不僅會增加巡線工作人員的查找和檢查難度，還要面臨復雜的環境和惡劣的氣候。這種復雜的查找和檢查環境會增加大量的人力和物力成本，還會存在很多的安全隱患，威脅著巡線工作人員的生命安全。

1.2 較多的巡線內容

在實際輸電線路巡線工作的時候，巡線工作人員的工作內容比較多，涉及的巡線范圍也比較廣，在很大程度上增加了巡線工作人員的工作量，而且巡線工作對工作人員的要求比較高，需要其具備較高的綜合能力。巡線工作的主要內容有查看線路的受損情況、回填土的下沉幅度、桿塔基礎情況以及保護裝置的老化程度等等；檢查附屬設備工作的主要內容有每一個防護裝置的運行情況、緊固件的腐蝕情況、警示標志是否安在或者有無殘缺、檢測設備的運行情況等等；巡查架空線路工作的主要內容有地表實際的活動情況、架空線路和樹木，以及建筑的距離情況、架空線路周邊的地面沉降情況以及施工環境等等。

1.3 人工查找故障點存在的難度

首先，大多數的輸電線路分布在野外，每個架線桿的距離非常遠，那么在這種情況下，就需要巡線的工作人員根據輸電線路的走向進行故障點的查找，這種方式的工作效率非常低，無法有效保證巡線工作人員的生命安全。其次，在以前巡線工作人員查找輸電線路故障點的時候，通常情況是依托于望遠鏡、經緯儀，甚至是依靠肉眼來查找故障點及其故障范圍，只有當輸電線路有明顯的故障點時，這種方式的查找效果還是很好的，但是一旦出現視距太遠或者故障點并不明顯、比較模糊的情況，這種方式就很難發現和找到故障點，降低了巡線工作人員查找的精準性，增加了及時查找和解決故障的難度。

2 常見無人機輸電線路基礎巡線技術

近幾年來，無人機技術在檢測領域逐漸被廣泛應用，獲取監測遙感圖像更加方便快捷，而且還能夠不斷提升檢測技術水平。在輸電線路巡線過程中，最經常用到四種基礎技術，分別是多角度多光譜成像、激光振動、電子光學以及紅外熱像儀。

2.1 多角度多光譜成像

機載多角度多光譜成像系統是截止到目前為止唯一一個能夠獲取多個波段多個角度的圖像，還是一個可以獲取紅外熱圖像的系統，當對圖像進行采集之后，可以對輸電線路的實際運行情況、與周邊建筑物的距離情況，以及周邊地面情況進行全面詳細的查看和了解，并分析出其地理位置，另外還可以對輸電線路進行全方位檢測，能夠找到出現故障點和問題的具體位置，精準測量出各個故障點之間的距離。

2.2 激光振動

激光振動的頻率不同，所代表的含義也是不同的，通常情況下中心頻率和已經開裂的絕緣子頻率是有差異的，要有效判斷絕緣子是否開裂，可以應用激光振動進行判斷。需要把超聲發生器所產生的超聲波反射到絕緣子上，此時會產生微小的振動，可以讓激光對準絕緣子。最后根據反射信號頻譜判斷絕緣子是否開裂。

2.3 電子光學

在輸電線路周邊會設置絕緣子串，但是并沒有對其進行均勻的設置，而且電壓也是不一樣的，與輸電線路最接近的絕緣子電壓是最大的。當絕緣子出現零值時，這些絕緣子的電壓就會產生相應的變化，并充分分布，這時與輸電線路最接近的絕緣子電壓會有所上升，出現局部電壓增強的情況，此時與放電生成的光輻射進行有效結合，就能夠獲取絕緣子串本身的絕緣性能。

2.4 紅外熱像儀

當輸電線路中線路接頭出現故障的時候，接觸電阻會出現大幅度增加，當其流過負荷電流的時候，會導致局部溫度的大幅度上升，從而出現過熱的問題。另外，當絕緣子串一旦出現低零值絕緣子，再加上電壓的正常運行，也會出現過熱的問題。因為局部出現過熱問題就會產生故障點，并輻射出強于周邊設備的對應紅外圖像，此時可精準地查找出故障點。

3 無人機在輸電線路巡線方面的主要應用途徑

無人機的特點是機身比較小、靈活性比較高，應用在輸電線路巡線工作中，不僅能夠大幅度提升輸電線路整體的巡線質量和效率，而且其管理工作水平也能得到進一步提升。另外，把無人機技術應用在查找輸電線路的故障點工作中，能夠密切關注輸電線路的實際情況，進而可以有效防止輸電線路發生故障，輸電線路發生故障的時候，能夠精準找出并定位故障點的實際位置。

3.1 采集圖片和影像

在輸電線路巡線工作過程中利用無人機，可以把小型攝像機固定在無人機的吊艙之中，拍攝絕緣子串以及導線，在這一過程中需要工作人員對無人機進行操控，及時地把相關的實際情況拍攝下來，當拍攝完畢之后巡線工作人員根據拍攝的圖片或者影像所傳達的信息進行分析和整理，進而正確判斷輸電線路的實際情況，制定針對性的策略和方案，最后把圖片和影像進行處理并保存。

3.2 采集和傳輸數據

在應用無人機技術對輸電線路進行巡線時，可以充分發揮紅外熱像技術的作用，把信號傳輸到地面的檢測屏幕上，讓工作人員實時對無人機穿過的地方進行觀察，還可以及時對傳輸回來的圖片和影像進行分析和處理，并根據分析和處理結果確定輸電線路中發生故障點的具體位置，方便巡線工作人員對故障點進行維修，提高巡線人員的工作效率和質量，提升工作精準度，節約大量的時間，降低人力和物力成本。

3.3 控制衛星導航

目前，已經實現了在無人機中設置衛星導航控制系統，通過調配可以和地面檢測屏幕進行連接，使無人機對輸電線路及桿塔進行自動巡線，當發現輸電線路故障點之后，可以通過衛星導航來規劃最合理的維修路線，節省巡線工作人員的時間，準確定位出定位點。

3.4 應用于常態化巡檢

要有效提升電力管理工作水平和效率，電力部門應制定科學合理且完善的輸電線路巡檢方案，把重點放在預防工作上，側重點放在維修上。因此，電力部門應該要求巡線工作人員定期對輸電線路進行巡檢，及時發現問題并進行科學有效的預防處理，第一時間找出出現故障點的輸電線路并進行有效地解決。當巡線區域的地理環境和氣候比較惡劣復雜時，巡線工作人員沒有辦法正常進行工作，這時可以應用無人機技術代替工作人員的巡線工作，有效保證這種巡線方式實現常態化，然后根據巡線的相關信息進行綜合的處理分析，全面詳細地掌握和了解整個輸電線路的實際運行情況。

3.5 應用于故障點查找

3.5.1 外力破壞

在輸電線路遭遇強大的外力破壞，或者周邊環境發生了巨大的變化時，需要應用無人機技術進行巡檢。比如當發生雷電、暴雨、地震、泥石流等自然災害，如果讓巡線的工作人員對輸電線路進行檢查就會有很大的危險，威脅巡線工作人員的生命安全，而無人機技術就可以很好地代替巡線工作人員對輸電線路進行檢查和巡視。

3.5.2 診斷性檢查輸電線路

在應用無人機技術對輸電線路實際的工作情況進行巡檢的過程中，應該對輸電線路正常安全穩定運行進行科學合理的預測，還要根據季節性變化以及周邊環境的改變對輸電線路進行有效的巡檢工作。如果在巡檢過程中發現問題，應立即巡檢各大故障點，并把故障點的具體位置查找出來。根據故障點的實際情況，分析和查找故障點所發生問題的具體原因，還要全面了解故障點設施被破壞程度的實際情況，應用有效措施對故障點進行及時地維修或者替換故障設備，從而在最短時間內讓線路恢復正常穩定的運行。

4 保證無人機技術在輸電線路巡線方面得到順利應用的有效措施

4.1 與相關的最新技術進行有效的結合

在輸電線路巡線的時候應用無人機技術，不只是單純地用無人機技術代替傳統的工作人員巡線，更應該在科技水平不斷提升的背景下，與最新的計算機、數字化以及大數據技術進行有效結合，使輸電線路巡線工作越來越智能化，促進我國電力行業往更好的方向發展。

4.2 大力培養應用技術的人才

在輸電線路巡線中要想充分發揮無人機技術的巨大作用，應大力培養無人機技術的應用型人才，科學合理地操控無人機，對無人機巡檢過程中發生的各種問題進行精準判斷，從而更好地對無人機拍攝以及飛行情況進行適當調整，保證無人機能夠正常穩定工作。

4.3 打造專業電力巡視和調度團隊

在輸電線路巡線工作中應用無人機技術，可以避免氣候和環境對巡線的干擾，及時發現有設備故障的輸電線路，進而向地面檢測屏幕傳送相關的數據，然后根據無人機傳送回來的具體位置調配巡線工作人員，及時對其進行維修和替換。因此，需要電力部門組建一支專業的電力巡視和調度團隊，保證輸電線路能夠得到技術維護和維修。

4.4 保證無人機自動跟蹤和穩定攝像

在應用無人技術對輸電線路進行巡線的過程中，需要保證無人機的自動跟蹤功能是完好的，使無人機在巡線時可以根據轉角、輸電線路走向以及海拔高度進行自動跟蹤。此外要保證無人機飛行的穩定性，在無人機中安裝的攝影設備應該具有良好的穩定功能，并配備紅外、可見的攝像設備，進而有效保證攝像的穩定性，讓拍攝的圖片和影像更加清晰，具有很高的分辨率。

5 結束語

綜上所述，無人機技術在輸電線路巡線過程中發揮著非常重要的作用，且無人機體型小、靈活度高、實用價值比較大。因此在輸電線路巡線過程中能夠精準地找到故障點的具體位置，而且外界因素對無人機造成的影響比較小，可以不受氣候和環境的干擾，進而推動電力行業可持續穩定發展。