架空线路无人机巡检技术分析 - 信息谷 - ICITU

摘要：为了有效提升架空输电网设备的运维质量和效率，迫切需要更为先进、可靠的巡检技术方式来提供有力支持与保障。而无人机便是一项较为理想的巡检技术成果，该技术通过无人机挂载光学相机、红外成像、激光雷达等设备功能的发挥，能够对架空输电线路巡检作业中存在着的导线、绝缘子、金具等输电设备运行状况进行快速准确的检测，是一种非常先进且高效的架空输电网设备运维手段。

如今，电力设施成为社会经济发展和人们正常生活的重要保障。随着新技术的研发，我国电网建设事业日新月异，电力基础设施显著增多，规模扩大，使架空输电线路变得更加繁杂，进一步提高了架空输电线路巡检的难度。传统的人工巡检已经难以满足当下我国电力事业发展需求，电力系统的工作人员应分析架空输电线路无人机巡检的工作意义，深入研究其技术应用，以此提升架空输电网巡检的效率和质量。

无人机具备自动导航和自动悬停等技术功能，在巡检实践中可以对高空信息进行全方位、多角度的观察和采集，这就为提升架空输电线路巡检质量和效率提供了充分的支持与便利。与此同时，该技术的应用在能够充分预防安全事故，保证在恶劣自然天气条件下高质量的完成巡检作业活动。当遇到雨雪天气时，工作人员攀爬铁塔存在着较大的安全隐患，而无人机的应用则替代了人工巡检模式，避免工作人员的人身安全受到危害。另外，在遇到自然灾害、带电作业活动等情形下，无人机也可以完全替代人工巡检，让巡检安全和质量有着更加可靠的保障。

目前，在输电线路巡查工作领域，应用最为普遍的无人机主要包括遥控直升机和四旋翼无人机。其中，前者设计配备有图像采集和实时传输等装置，并且采用普通直升机的气动装载设计，在具体的操作应用中，不采用设备正上方的悬停方式，而是直接开展信息图像的采集作业，然后将信息传输至监控平台，为工作人的故障排查等工作提供可靠依据。由于该类无人机是在人工操作下开展作业活动，因此，必须要保证其在安全的输电线路区域停留，然后通过配备的拍照设备来完成图像信息的采集。而四旋翼无人机在起降方面有着更加突出的性能表现，这主要得益于其采用了更加先进的气动布局结构。与此同时，为进一步提升图像采集的清晰度，该类型无人机还配备了无线微型高分辨率图像采集装置，确保能获取更加清晰的图像画面。另外，该类型无人机在操作控制方面有着明显的独特之处，通过地面站发出的指令自动完成在安全输电线路上的悬停，工作人员只需要操控旋翼的航向和减振云台，就能够完成图像信息采集和传输等作业活动。

配网系统的设备组成体系较为复杂，各个设备之间的距离较近，结构设计非常精密，并且大部分覆盖到城镇人口较为密集的区域，上述特点决定了配网架空输电线路无人机综合巡检技术的应用需要符合以下条件：第一，配网无人机巡检系统必须要具备良好的稳定性和可靠性，机身外观尺寸较小，升降性更优良，并且还要保证充分的安全，这样才能在人口密集环境下正常完成相关作业活动；第二，配网架空输电线路无人机综合巡检作业活动往往与公路通达的巡检点距离较近，这就需要飞行员依靠良好的目视能力来对飞行过程进行控制，对测控距离并未提出严格的要求，一般仅达到2km的距离就能够满足作业要求，并且每次作业持续时间较短，一般达到≤30min的范围即可；第三，巡检作业方式较为丰富，对可见光、红外光等观测性能的设计配备有着一定的要求，在特殊的作业环境下，还需要为系统安装配备紫外、超声波、特高频传感器等装置设备；第四，能够适应复杂多样的外部环境，便于携带，能够快速应用到作业实践中来。根据上述情况的分析，采用小型无人直升机来开展配网架空线路无人机综合巡检作业活动是一个较为合适的选择。

当变压器、电缆接头等设备部件出现局部放电现象时，就会产生正负电荷中和反应，这其中的电流脉冲会较为强烈，并会迸发出发光、电磁波等现象。结合此种情况来说，有效检测方法主要包括特高频法、脉冲电流法、超声波法等。尤其近年来，无人机巡检技术得以长足发展，在无人机上安装配备特高频传感器等设备，能够就电气设备放电问题予以及时跟进和监测。关于无人机挂载的超声波、特高频传感器的选择，应当对成本、操作便捷等因素进行综合考虑，选择一种最为优化适用的局部放电检测仪的改进方案。此类型传感器应当满足以下性能特点等要求：第一，超声波传感器和特高频传感器质量的重量均应当小于1.5kg；第二，12V/DC电源且功耗大于36W。

在巡检过程中应用无人机，能够确保无遗漏，从而提高无人机的通道巡检效率。多旋羽翼无人机可在塔上方10m外巡检，在巡检架空输电线路的全线通道时，使用无人机巡检能够精准反馈通道情况，架空输电线路人员可以根据无人机反馈的数据观察廊道情况，有利于在停电前完成现场的勘察。利用无人机进行全线通道巡检能及时排查安全隐患，因为无人机飞行范围广且速度快，能够确保排查无遗漏，最大程度上提高了巡检结果的可信度。利用三维建模和激光雷达无人机，可以测量导线与建筑物的距离，通过分析数据模型能够了解线路和通道内存在的隐患。三维建模捕捉到的照片更直观，有利于工作人员识别，应用三维建模还可以捕捉可视化线路走廊图。

多旋翼无人机巡检路径规划的基本原则：面向大号侧先左后右，从下至上（对侧从上至下），先小号侧后大号侧。有条件的单位，应根据输电设备结构选择合适的拍摄位置，并固化作业点，建立标准化航线库。航线库应包括线路名称、杆塔号、杆塔类型、布线型式、杆塔地理坐标以及作业点成像参数等信息。（1）直线塔拍摄原则。对于单回路直线塔，面向大号侧先拍左边、再拍中相、后拍右边，先拍小号侧、后拍大号侧。对于双回路直线塔，面向大号侧先拍左回、后拍右回，先拍下相、再拍中相、后拍上相（对侧先拍上相、再拍中相、后拍下相，∩形顺序拍摄），先拍小号侧、后拍大号侧。（2）耐张塔拍摄原则。对于单回耐张塔，面向大号侧先拍左相、再拍中相、后拍右相，先拍小号侧、再拍跳线串、后拍大号侧。小号侧先拍导线端、后拍横担端，跳线串先拍横担端、后拍导线端，大号侧先拍横担端、后拍导线端。对于双回耐张塔，面向大号侧先拍左回、后拍右回，先拍下相、再拍中相、后拍上相（对侧先拍上相、再拍中相、后拍下相，∩形顺序拍摄），先拍小号侧、再拍跳线、后拍大号侧，小号侧先拍导线端、后拍横担端，跳线串先拍横担端、后拍导线端，大号侧先拍横担端、后拍导线端。

综上所述，应用架空输电线路无人机巡检技术能够精确确定杆塔和线路故障，不仅视角更加广阔，而且效率比人工巡检高数倍。在架空输电线路中广泛应用无人机巡检技术能够大幅度提高架空输电线路运维管理的实效性。需要根据架空输电线路运维管理的需求，促进无人机巡检技术的发展，使无人机巡检技术发挥最大价值。