無人機技術在輸電線路施工及巡檢工作的擴展應用

黃子恩，聶鵬高，焦政國，孫政樑

（國網北京市電力公司檢修分公司輸電運行中心，北京 豐臺 100068）

目前，多旋翼無人機在架空輸電線路方面的運用廣泛，其中主要涉及以下用途：無人機自主精細化巡檢、無人機故障巡視、架空線路施工無人機牽牽引繩、無人機紅外測溫、“三跨”核實、防汛、輸電線路覆冰觀測、線路驗收以及極端惡劣天氣后線路特巡等。

1 多旋翼無人機在輸電方面的擴展應用

1.1 無人機精細化巡檢

利用多旋翼無人機對輸電線路設備的精細化巡檢已成為了輸電專業未來發展的大趨勢。無人機自主巡檢新技術逐漸取代望遠鏡和巡線工，采用高效率、高質量的巡檢方式完成對輸電線路設備精細化巡檢和隱患排查整治。通過對桿塔依次開展點云掃描、三維建模和航點規劃3 個基礎步驟，旋翼無人機可實現自主繞塔飛行，對桿塔各部件拍攝高清照片，從而進一步完成精細化巡檢，更為精準高效的發現登檢和地面查線人員不能發現的視覺死角，更加全面的反應設備本體和通道情況，極大的提高輸電線路巡視的效率，降低了登檢人員的勞動強度，及時掌握設備情況，如圖1所示。

圖1 無人機完成自主精細化巡檢

1.2 無人機故障巡視

利用人眼和高倍望遠鏡在地面故障查線時，只能觀察到導線下側。尤其是導線被雷擊放電時，一般雷擊點是在導線上側，巡視人員從地面觀察難以看到雷擊點，必須登塔檢查或者借助無人機。帶電登塔檢查無疑是增加了工作風險，而利用無人機完成故障巡視，在保障安全距離的情況下極大程度的縮短了工作時間，保證了拍攝質量，提高了故障巡視效率。利用無人機故障巡視可以發現帶電登檢人員不能發現的視覺死角，在準確找到故障點后，可多角度拍攝照片，更加全面的反應設備故障點，更好、更快的為故障報告提供依據，對后期故障補修方案的提出作了有力的支撐。通過這種方式大大提高了故障巡視的準確性和工作效率，縮短了故障巡查的時間，為電力恢復贏得了寶貴的時間，有效的保障了供電的可靠性，如圖2所示。

圖2 無人機故障巡視，發現設備故障點

1.3 架空線路施工無人機牽牽引繩

由于電力放緊線均處于室外，野外架線給施工人員帶來了很多的不便，并且會對生態環境造成破壞。傳統電力放緊線施工作業通常為人工放線，遇到山川、河流、鐵道等施工環境時，會出現作業難度大、風險大、施工人員工作強度大、周期長等不利因素。尤其對于重要的交叉跨越，利用旋翼無人機牽牽引繩可以大大縮短施工工期，有效降低施工過程中造成的人身傷害風險，同時還能降低成本，避免了常規飛艇牽牽引繩和人工放緊線的各種弊端，提升了工作效率，如圖3所示。

圖3 利用無人機牽牽引繩

1.4 無人機紅外測溫

無人機通過搭載紅外攝像頭可對輸電設備發熱異常進行感知。在夜間大負荷期間對線路實現“不間斷”測溫，無人機巡檢作業不受時間地形影響，具有安全、可靠等特點，一次巡視可同時完成對線路的多種診斷，及時發現發熱接頭和隱蔽性缺陷。利用旋翼無人機對接頭進行紅外測溫，可以有效避免測溫儀與導線接頭因距離產生的溫度差異，大大提高了測溫數據的準確性，為研判和分析導線接頭是否過熱提供重要依據，從而更好的保障線路安全穩定運行，如圖4所示。

圖4 利用旋翼無人機紅外測溫

1.5 無人機“三跨”核實

“三跨”區段線路是指跨越鐵路、高速公路和重要輸電線路，若發生斷線事故將對通道下方的的鐵路、高速公路及重要輸電區段帶來重大安全風險和巨大經濟損失。因此，“三跨”線路安全運行要求非常高，及時發現并快速消除缺陷隱患是保障“三跨”區段線路安全穩定運行的關鍵。利用無人機代替傳統的人工巡視和帶電登檢，對重要的三跨線路開展特殊巡視工作，通過無人機拍攝全方位照片以及在滿足安全距離情況下的近距離拍攝，全面及時地發現、分析并消除“三跨”區段線路存在的缺陷和隱患，確保輸電線路安全穩定運行，進一步提升“三跨”線路的安全管理水平，如圖5所示。

圖5 利用無人機進行“三跨”核實

1.6 無人機助力防汛

由于部分桿塔架設在河道中，河道內桿塔周圍通水，巡視人員受地形所困無法到位檢查，看不清、望不遠、測不準是汛情檢查中經常遇到的問題，尤其是在河道補水期間。為確保補水期間桿塔安全，無人機開始在防汛應急工作中大顯身手，通過無人機俯拍手段進行巡視檢查，查看基礎所在孤島邊坡沖刷情況，通過無人機拍攝照片與通水前照片對比分析，確定邊坡有無明顯沖刷情況，從而為下一步制定防汛管控措施提供重要依據，確保桿塔運行安全。無人機助力防汛充分發揮其在輸電巡檢專業上機動、靈活等優勢，更加全面、精準的反應設備和通道情況，極大地提高輸電線路巡視的效率，如圖6所示。

圖6 無人機助力防汛

1.7 無人機輸電線路覆冰觀測

利用無人機對架空輸電線路遭受的覆冰災害進行觀測，可以有效排查線路是否因覆冰導致金具變形等隱患，因此無人機已經成為冬季觀冰的標配，尤其在地形險惡地段和極端氣候下。無人機獲取獲得圖像時，受天氣影響較小，操作靈活、收放自如、成像清晰，能夠在短時間內到達遠距離線路觀測覆冰情況，相較人工觀冰工作效率提高了幾十倍，有利于加大對線路重點區域的特巡力度，從而高效率保障電網安全，如圖7所示。

圖7 無人機覆冰觀測

1.8 線路驗收

傳統驗收方式通過人工上塔、地面望遠鏡等方式巡檢。上下塔風險高，且有一定局限性，存在視覺死角；隨著新建桿塔越來越高，人在地面上使用望遠鏡無法掌握較高塔位本體缺陷，同時，長期使用望遠鏡會出現視覺疲勞，從而出現誤差現象。使用無人機進行驗收，視角廣，而且可以近距離多角度拍攝，能夠發現一些因視野、角度問題難以發現的缺陷，可以提高驗收質量，減輕勞動強度，減小作業風險，更為安全、高效地完成驗收工作，也為后續的驗收報告填寫和完善提供有力依據，如圖8所示。

圖8 無人機對定南二3-7#進行驗收

1.9 極端惡劣天氣后線路特巡

輸電線路運行過程中，當洪澇、冰雪、臺風等自然災害發生后，在這類特殊的環境下作業，一方面給巡視人員帶來極大的人身風險，另一方面也給搶修工作造成諸多阻力，難以及時掌握設備現場受損情況。目前，根據區域特點，拓展無人機的應用方向，應用于洪澇、冰雪、臺風等極端惡劣天氣后對輸電設備的巡檢工作，如圖9所示。

圖9 無人機開展特巡

2 結束語

目前旋翼無人機已在架空輸電線路巡檢工作上得到了大力發展，無人機具有的精準、高效、安全等工作特點已得到了廣泛的共識。隨著科學技術的進一步發展和不懈努力，無人機在電力行業應用上一定能得到更大的發展。