輸電線路無人機巡視分析及推廣應用

吳利強

摘 要：近年來隨著我國電力建設的快速發展，輸電線路資產規模增長迅速，為了保證可靠的電力供應，必須對輸電線路巡視，及時發現缺陷和隱患并予以消除，確保輸電線路安全穩定運行，針對線路巡視問題分析傳統人工巡視和無人機巡視的特點，并闡述無人機在輸電線路巡視過程中應用的特點、意義和關鍵技術。

關鍵詞：無人機 巡視 輸電線路

中圖分類號：TM755 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）01（c）-0057-02

隨著電力事業的不斷發展，輸電網規模越來越大，設備越來越多，而且80%以上位于遠離城鎮、遠離交通干線、人煙稀少的高山大嶺地區，且需要特維線路占全部線路比重高達20%以上，與線路規模大、運檢難度大、質量要求高不適應的是，現有輸電線路運檢人員的年均增長率不足3%，缺員高達34%，且傳統人工巡檢模式存在巡檢效果差、工作效率低、人工成本高等方面問題，已經不能適應輸電線路精益化運檢工作的要求，促使巡視的工作量也不斷的增加，運行人員工作負荷越來越重，僅僅依靠傳統的人工巡視已不能滿足輸電線路運維的要求。

隨著科技的不斷發展與進步，高分辨率可見光照相機（攝像機）、高精度紅外熱像儀、三維激光雷達掃描設備等檢測裝備豐富了線路運檢手段，特別是近幾年我國通航領域政策逐步放開和無人機技術快速進步，直升機和無人機搭載專用傳感器載荷巡檢輸電線路得到迅猛發展，并促進線路由傳統人工巡維模式向機巡模式轉變。與傳統人工巡維相比，無人機巡檢具有效率高、質量高、不受地形條件影響等特點，是輸電線路管理向更加高效、精細、經濟的方向發展的重要手段。

1 輸電線路傳統人工巡維的主要問題

現階段輸電線路巡視主要以周期巡視、故障巡視、特殊巡視為主，特殊巡視又分為季節性防鳥害特巡、防風防汛特巡、防山火特巡、防污閃及重要保供電特巡，目前無論是周期巡視、特殊巡視及故障巡視，大多數情況巡視以地面巡視為基本手段，并輔以帶電登塔檢查。對于廣西、云南、貴州等地區，很多輸電線路大多數架設在山地和丘陵的頂部，從巡視要求的原則上來說，線路巡視工作必須做好每基桿塔都必須到位，于是在巡視過程中需要巡視人員爬越山澗或者繞行山脊，才能到達下一基桿塔所在的位置，而且多數處于無人區，山上的路需要巡視人員邊走邊找，容易遭遇毒蛇、毒蜂以及野豬夾的侵害，尤其是在雨雪或者大霧天氣很容易造成人身安全事故，直線檔距只有幾百米，往往需要一個小時左右才可以到達，對人力、物力都產生了巨大的消耗，所以，我們要迫切研究機巡在輸電線路運維方面的應用，來減輕線路班組的工作負荷，降低線路作業的風險，提高線路供電的可靠性。

2 無人機分類及其應用特點

目前，應用于輸電線路巡檢的無人機機型主要有固定翼無人機、無人直升機以及多懸翼無人機。

固定翼無人機荷載大，飛行速度快，續航時間長，但是不能進行懸停，該機型一般用于輸電線路走廊的整體普查，及時發現線路走廊內違章建筑和高大樹木，以及用于災后應急評估，可為救災搶險提供第一手的現場資料。

無人機直升機能夠定點起飛和降落，并且可以進行空中懸停，但是速度不如固定翼無人機，續航時間較短，不適合長距離巡線，而且成本較高，飛行操作較為困難。

多旋翼無人機飛行機動靈活、操作簡單、懸停穩定性高，抵御陣風能力強，可以對線路桿塔、絕緣子串、金具等設備進行圖像信息采集，取得圖像或視頻供技術人員進行分析，也可在線路大型檢修作業前進行勘測，提前檢查設備狀況，便于檢修方案的制定。

多懸翼無人飛行器所能完成的輸電線路巡檢工作可以歸納為五大類：桿塔類、導地線類、絕緣子類、金具類和通道類。

桿塔類主要包括塔材塔身嚴重變形、破損和傾倒，桿塔存在異物，塔材缺失、標志牌丟失等；導地線類包括變形斷股、放電燒傷痕跡、壓接管過熱、有異物等；絕緣子類包括玻璃絕緣子自爆、合成絕緣子閃絡痕跡、電流燒傷、污損、破損傾斜；金具類包括各線夾、均壓環、間隔棒、防振錘破損、缺損、變形跑位等；通道類包括通道是否存在超高樹木、新建建筑以及其他危險因素。

3 無人機巡檢業務分析

應充分發揮直升機、固定翼、多懸翼及人工巡視各自的特點，在分析不同巡視任務需求、線路所處環境特點等因素基礎上選取適當的方式開展線路巡檢。

3.1 日常巡視

（1）220 kV及以上線路，除人口活動密集區、禁飛區等不適合直升機作業區域外，應開展直升機日常巡視，單次作業應開展可見光巡視和紅外測溫工作，用于發現線路較為明顯的缺陷和外部隱患。

（2）直升機不適合作業區域仍以人工巡視為主，并利用多旋翼無人機替代人工登塔進行精細化檢查（禁飛區等不適合作業區域除外）。若人工地面巡視和機巡作業過程中，桿塔局部存在巡視盲區時，應按周期及時安排登塔巡視。部分位于河網、山坡等人員難以接近的桿塔，以多旋翼無人機開展精細化巡視為主，人工巡視為輔。

（3）35～110 kV線路，由于桿塔高度較低和檔距較小，一般采取以多旋翼無人機開展精細化巡視為主，人工巡視為輔。

（4）人工巡視每年至少一次，主要巡視通道和基礎、鐵塔、附屬設施等機巡不易發現的設備缺陷和隱患。

3.2 特殊巡視

（1）防風防汛、防雷、防鳥害、防污、防覆冰、防外力破壞、防山火、防飄浮物、災情巡視、保供電等特殊巡視（不含夜間特巡），單點或小范圍采用視頻監控、人工巡視、人員值守、多旋翼無人機、固定翼無人機相結合的方式；整條線路或大面積快速普查推薦使用固定翼無人機（空域、天氣滿足條件），還可采用無人直升機。

（2）夜間防污特巡由人工完成。

（3）臺風、大面積冰災等災情巡視，在空域和天氣允許條件下以直升機、固定翼無人機巡視為主，多旋翼無人機、人工巡視為輔。

3.3 線路故障查找

以多旋翼無人機為主，人工巡視為輔，必要時可采用直升機。

3.4 檢測

線路樹障，交叉跨越，對地距離以無人直升機、固定翼無人機搭載三維激光掃描技術為主，交叉跨越、林木速生區開展人工重點復測；紅外測溫以機巡為主，人工輔助測量；接地電阻、絕緣子零值、污穢等其他檢測以人工為主。

4 無人機在輸電線路運維方面應用

（1）檢查PRTV脫落，佛山輸電線路第一高塔，全高177 m，徒手攀登需體力非常充足，且上下需要2 h，作業風險極大。飛行器只需要15 min就可以完成作業，運用多旋翼無人機極大地提高了工作效率，降低人身作業風險。

（2）輸電線路縱橫交錯，經濟發達地區，常常容易遭受吊車、水泥泵車等機械的外力破壞，往往會造成線路永久接地故障，嚴重情況下會損傷導線，可以運用無人機迅速進行故障查找，拍攝照片，進行缺陷定級，確定斷股數，判斷是否需要停電修補，以及確定處理缺陷的方法。

（3）通過機巡作業，可以有效地收集線路金具、絕緣子以及線路重要交叉跨越等線路檔案資料，為大修技改工程立項提供有利的依據，改善線路狀態水平。

（4）機巡作業數據管理。①結合地理信息系統LocaSpaceViewer，平臺化管理機巡作業數據。②運用坐標管理應用軟件，作業成果自動與設備關聯，自動重新命名，無需人工整理，智能化整理數據，極大地提高數據整理效率和準確性。③動生成巡視報告，發布巡視結果。

（5）山火災情空間測量。在山火燃燒過程中，可以利用飛行器高空俯視，拍攝全圖，記錄照片的GPS數據，飛行器IMU數據，然后利用空間攝影測量技術，將照片合成，然后生成全幅圖，在GIS軟件中，可以測量已經過火的面積，著火點距桿塔的距離，以備現場決策指揮。同時，可以拍攝設備受損情況。在明火熄滅后，也可以掛載紅外測溫儀，高空偵測隱藏小火源，然后逐一滅火，消除隱患。

總體來說，無人機開展山火偵查，既要彌補技術缺陷，也要彌補管理缺陷，具體的作業步驟如下。

第一，山火易發季節，時刻做好戰備工作。

第二，一定要使用長續航、翻山性能好的機型不間斷偵查設備損傷細節、火勢情況。

第三，適時使用紅外機型開展偵查，消滅森林過火后隱藏火點。

第四，火勢較大時，可以出動變焦機型觀察火勢細節。

5 結語

通過機巡業務的規?；?，在提高巡檢質量基礎上可有效降低人巡頻次，提高線路巡檢效率，降低線路巡檢成本；隨著機巡業務中紅外測溫和三維激光掃描技術常態化應用，有效降低人工紅外測溫和樹障等凈空距離測量工作強度，逐步減少紅外測溫儀和激光測距儀配置；通過開展專業化檢測和檢修工作，提高線路健康水平和供電可靠性，確保輸電線路安全穩定運行。

參考文獻

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