無人機在輸電線路運維檢修中的應用

肖勇

國網青海省電力公司海東供電公司

輸電線路建設通常采用架空的方式，雖然為人們的生產和生活帶來諸多的便利，但輸電線路運維檢修時需要高空作業，這也增加了作業人員的危險性，再加之輸電線路所處地形和環境復雜，運維檢修難度提升。而且輸電線路運行過程中還會受到各種因素的干擾，線路運維檢修工作量較大。為了能夠滿足輸電線路運維檢修的要求，可以利用無人機作為運維檢修的設備，以此來提高輸電線路運檢工作的整體水平，更好的發揮出運檢工作的作用，保障供電的穩定性和可靠性。

一、目前我國輸電線路巡檢方式

目前人工巡檢、機器人巡檢、直升機巡檢和無人機巡檢是輸電線路最常用的巡檢方式。人工巡檢相對傳統，輸電線路存在線路長及環境復雜的特點，人工巡檢難度較大。機器人巡檢在高壓輸電線路上更具適用性，但當前機器人檢測速度和工作范圍仍有待提升。直升機巡檢需要投入大量的資源，成本較高，無法廣泛應用。無人機巡檢主要是通過無線遙控設備和編程系統，利用成像設備收集信息，并將信息傳輸至設備再傳至地面工作站，還可以執行危險巡檢工作，工作效率較高，可以保證輸電線路巡檢工作的質量。相較于其他巡檢方式，無人機巡檢具有效率高、成本低及精度高等特點，在輸電線路運檢工作中具有較好的應用前景。

二、無人機應用在輸電線路運檢中的優點

（一）降低驗收及檢修成本

輸電線路運檢工作離不開檢修人員的高空作業，需要逐一進行排查，不僅工作量較大，而且工作十分危險。利用無人機進行輸電線路維修，運用掃描設備對輸電線路進行拍攝，后期通過對照片拼接，針對輸電線路中存在的安全隱患進行分析。檢修作業時也可以利用無人機在故障周邊檢查是否存在漏電短路的情況。利用無人機對輸電線路故障排查時，可以節省人力、物力和財力，有利于降低電力企業運營成本。利用無人機還可以對輸電線路進行3D 建模，準確對各個基準點的數據進行顯示，精準測算與其他塔桿的連接數據，為故障排除帶來諸多的便利。當出現停電問題時，檢修人員利用無人機針對人力無法到達的地方進行故障排查，可以有效提高維修工作效率。在輸電線路建設時，由于工期較長，工作量較大，利用無人機協助工作人員完成數據三維圖，詳細標注各連接點和基準點，有利于提高線路建設工作的效率。而且在建成后驗收時，利用無人機進行掃描和拍攝，檢查各塔桿上連接點質量和連接問題，逐一測算塔桿高度、傾斜度及塔桿坐標等，了解輸電線路走向電路走廊的地理和人文等因素，優化輸電線路檢修路線，為后續運檢工作的順利開展提供更多的便利。

（二）提高安全性

利用無人機進行輸電線路運檢，不需要與輸電線路直接接觸，能夠對塔桿和輸電線路各個細節進行檢測，減少運檢人員爬桿帶來的安全隱患，能夠保障運檢人員的人身安全。日常巡查工作中，利用無人機可以排除一些小問題，降低運檢人員工作量。而且為了保證輸電線路安全，排除巡檢過程中人為因素的干擾，可以將語音設備安裝在無人機上，及時與地面人員進行溝通，在巡檢過程中也能夠提醒周邊居民遠離塔桿。另外，利用無人機也可以在夜間對輸電線路進行巡查，及時發現違法行為，保證輸電線路整體設施的完整性和安全性。

（三）收集數據準確

無人機收集數據具有快速和簡便的特點，在運檢過程中，可以利用紅外線技術對輸電線路連接點進行測溫，當輸電線連接點溫度超出正常范圍時，則要排查原因，并利用圖片識別技術識別故障原因和明確故障范圍，從而快速完成故障排除工作。利用無人機檢測輸電線路和塔桿各點數據時，還可以完成地理位置坐標海拔及溫度風力的測算，并運用三維立體成像技術獲取數據，如桿塔傾斜度、環境因素對輸電線路的影響等數據，從而協助運檢人員及時防范惡劣天氣帶來的影響，保證輸電線路運行的安全性。無人機在輸電線路運檢中的應用，避免了運檢人員主觀因素帶來的偏差，有利于提高運檢工作的效率和質量，使運檢工作更加規范和科學。

（四）不受地理環境及空間影響

利用無人機可以對檢修設備實現全天候和全方位的檢測，并能夠完成人力無法到達地方輸電線路的檢測工作，特別是在惡劣天氣和復雜環境下，無人機能夠解決運維檢修中的各種問題。而且在無人機檢測過程中，操作簡單，不受時間和地形的影響，針對突發狀況下輸電線路的運檢工作更具適用性。無人機在檢測過程中，無論是地形較高地區還是山谷中，無人機都可以攜帶設備及時獲取需要的數據，保證運檢工作的順利開展，確保輸電線路的安全運行。在實際應用無人機運檢時，需要運檢人員實時操作，但利用無人機進行夜間巡檢時，需要加強對無人機技術的研究，使無人機在計算機程序指示下即能夠按照既定線路巡查，及時傳回相關數據，這不僅能夠提高運檢工作的效率，而且輸電線路運維檢修工作也更具便捷性。

（五）操作靈活，作業效率高

由于無人機可以配備各種檢測設備，因此利用無人機進行輸電線路運檢時，能夠執行不同輸電線路巡檢任務。而且無人機在實際巡檢過程中，通過靈活操作，可以有效提高作業效率。但在實際應用過程中，仍需要通過人工方式來構建檢查路線，這樣工作人員能夠全方位對輸電線路進行觀察，有效保證輸電線路運檢工作的全面性和高效性。

三、無人機在輸電線路運檢中的具體應用

（一）輸電線路巡檢工作中的應用

由于輸電線路運行環境較為復雜，且輸電線路長時間的運行，配備的設備易出現老化、線路破損及連接部件發熱等問題，這必然會對線路安全運行帶來較大的影響，因此需要做好輸電線路巡檢工作。利用無人機進行輸電線路巡檢，由于無人機的視覺跟蹤技術可以使無人機巡檢時精確躲避障礙物，使無人機能夠按照既定線路完成巡檢任務。同時無人機的無線通信技術，能夠將巡檢時拍攝的線路影像信息及時傳輸至地面基站的計算機中，為檢查人員判斷輸電線路的運行狀態提供重要的依據。地面基站也能夠向無人機輸送控制信號，使無人機著重對傳輸中畫面不清晰影像區域或是應該重點檢查區域進行檢查，雙向通信有效的提高了巡檢工作的全面性和準確性。針對有指定目標的巡檢區域，運檢人員通過操控無人機遙控器可以控制無人機飛行，并檢查目標區域，調整無人機攝像焦距，針對輸電線路實施近距離觀察，快速發現輸電線路中的故障位置。

借助于紅外測溫技術，無人機可以在被測點附近懸停，不需要與被測點接觸，也不需要取樣和破壞，即能夠對被測點實時監控測量，而且無人機近距離靠近被測點，還能夠發現輸電線路中溫度異常情況，及時排查隱患，降低輸電線路故障發生率。另外，針對新建成線路開展驗收時，采用人工方式驗收時，需要登塔走線，不僅工作量較大，而且工作過程危險，當遇到雨雪天氣時，還會影響工作進度。利用無人機驗收新建線路時，通過提前設定好路線，實現精準懸停，針對輸電線路中的絕緣子、導線和鐵塔等進行全面檢查，并對影像資料進行傳輸和保存，有利于提高輸電線路整體驗收效率和質量。

（二）應用無人機清除輸電線路異物和完成故障檢測

當輸電線路上存有異物時會引發供電故障，嚴重時還會發生觸電事故，威脅到人們的生命和財產安全。因此在輸電線路運檢工作中，清除輸電線路上的異物是較為重要的一項工作。一般情況下會將激光器和凸透鏡安裝在無人機機身上，這樣無人機在巡檢時，激光器發射的光束聚焦在異物所處位置時，在光聚集作用下可以將輸電線路上的異物清除掉。同時將各種不同監測設備搭載在無人機上，通過雷達檢查、攝像檢測及紅外線檢測等方式可以實現對輸電線路故障的檢測。特別是利用紅外線對線路故障檢測時，通過紅外線成像為檢修人員分析提供重要的依據，而且在輸電線路金屬探傷方面也具有較好的效果。這三種方式在實際運用過程中，能夠將輸電線路故障情況更直觀的呈現出來，有利于提高輸電線路故障檢測效率，為輸電線路檢修工作提供科學的數據支持。

（三）在輸電線路測距和應急搶修中的應用

在輸電線路測距中無人機應用十分廣泛，具有測距范圍廣，高精準和適應特殊環境等諸多優勢，有效的彌補了傳統技術的不足。利用無人機進行輸電線路測距時，主要是借助于超聲波設備和視頻采集裝置等測量傳輸線，可以提高傳輸線測量的精度。同時還可以用來測量樹障，精準對導線與樹障的凈空進行測量，獲取準確的數據，為運維人員提供可靠的數據支持，為運檢工作的高效率開展起到積極的促進作用。另外，在一些突發事件和自然災害發生時，通常會導致輸電線路故障，對人們的用電安全帶來嚴重的威脅。這種情況下，需要開展應急搶修，但輸電線路應急搶修現場勘察工作十分復雜，搶修工作難度較大。通過應用無人機進行應急搶修勘察，及時拍攝搶險救災現場設備的受損情況，能夠為搶救方案的制定提供準確的依據，并為搶修救災工作爭取到更多的時間。

（四）輸電線路架設中的應用

傳統輸電線路架設多采用人工方式進行，需要消耗大量的勞動力成本，而且施工周期較長，施工過程中存在較高的風險。通過將無人機在輸電線路建設中進行應用過程中，在啟動主牽引繩之前，應選擇合理的線路，并設置開闊地面作為無人機起飛點，將牽引繩放在無人機上。在主拖纜部署過程中，無人機應停留在起始塔下方，針對無人機進行遠程檢查，將牽引繩帶到第一個基地塔頂部，沿輸電線路方向飛到下一個基地塔。在第二座基塔線路高空和操作人員確認后，可以選擇拋繩或是預掛滑車等方式飛至第三座基塔，完成后再至第四座基塔，直至完成任務。將無人機設備應用在輸電線路建設中，可以有效的提高輸電線路架設的效率和質量，進一步保證輸電線路架設的安全性。

四、無人機技術在輸電線路運檢中應用的策略

（一）構建智能化巡檢模式

在輸電線路運檢工作中應用無人機技術，這也意味著輸電線路運檢工作加快了自動化和智能化的發展，因此在實際工作中需要構建智能化巡檢模式。電力企業應搭建智能巡檢平臺，將無人機設備、圖像及點位數據采集設備等與平臺進行連接，完成數據采集、處理和分析等工作，充分發揮出無人機的優勢，提升輸電線路運檢工作的現代化水平。

工作人員提前設置好巡檢路線，利用無人機自動完成巡檢工作，也可以借助智能平臺遠程操縱無人機，并通過三維可視化技術保證操縱的有效性和可靠性。在具體實施過程中，各部門應協同合作，共同搭建平臺，利用無人機完成智能巡檢工作。在無人機智能巡檢平臺搭建時，一般要搭載諸多設備和系統，還要利用大數據技術實施多維度分析，從而形成更具智能化的巡檢模式。

（二）規范運檢工作的內容

通過規范運檢工作內容，可以提高無人機在輸電線運檢中應用的效果。無人機作為一種全新的技術，工作人員對其認知有限，而且無人機有一定的使用規范和注意事項，使用過程中還存在安全隱患，因此更需要合理規范無人機運檢工作。在具體無人機應用之前，應提前做好準備工作，檢查無人機及搭載的設備，檢查沒有問題后，應在平整和開闊的地方起飛和降落。提前對操作人員開展專業培訓，培訓合格后才能進行實操，這樣可以避免人為原因導致的操作失誤問題。針對日常巡檢和專項巡檢工作的要求要進行規范。日常巡檢主要是針對輸電線路上的導線、絕緣子和避雷線等進行檢查，需要在無人機上配備小型攝像機、紅外測溫設備等。專項巡檢有具體的巡檢對象和目標，應合理對巡檢路線進行規劃，并做好設備的配備工作，針對性的檢查線路上導線和設備的老化、腐蝕等情況。另外，線路突發故障時利用無人機全面檢查時，操作人員遠程觀察線路損壞情況，并對線路損壞情況確定后，可以判斷是否能夠直接利用無人機進行搶修。

（三）重點突破關鍵技術

通過合理應用關鍵技術，可以充分發揮無人機的優勢，提升輸電線路運檢工作的整體水平。在實際無人機在輸電線路運檢中應用時，一般會涉及到VR 技術、圖像處理技術、無人機自主精準降落技術、無人機巡檢管控技術等，應針對這些技術進行重點研究，提高技術的成熟度和應用效果，進一步提升無人機作業的整體水平。VR 技術是借助于智能平臺生成三維環境，使操作人員高效和安全操作，并與無人機配備的雷達技術相結合，針對復雜環境實現自動化巡檢。圖像處理技術采用圖像預處理方式處理光學系統對無人機運行和惡劣環境等的影響，增強圖像亮度，調整顏色空間和提升圖像分辨率等，保證無人機拍攝圖像質量能夠滿足實際需求。在實際無人機自主精準降落技術和無人機巡檢管控技術應用過程中，為了提高技術的應用水平，還需要借助于運維管控系統，積極完善具體的操作流程，并通過系統的自動化操作，全面提升操作的精度，進一步保證無人機在輸電線路運檢中應用的安全性和可靠性。

五、結束語

輸電線路作為電力系統的重要組成部分，一旦輸電線路發生故障，必然會影響電力的正常供應，因此需要重視輸電線路運維檢修工作。隨著無人機技術的成熟和完善，利用無人機技術對輸電線路進行運檢有效的彌補了傳統運檢方式的不足，提高了輸電線路運檢工作的效率和質量，為電力行業的健康發展打下了堅實的基礎。