無人機搭載紅外測溫在輸電線路上的應用

蔣洋

摘 要：本文主要介紹了無人飛機搭載紅外測溫的原理以及500kV線路的應用，并且通過該技術的實用性和線路運行情況滿足安全要求。

關鍵詞：無人機紅外測溫技術；500kV線路應用；實用性結論

1 前言

根據輸電線路運行管理和運行維護工作發現，線路設備在高壓及大電流條件下，輸電線路設備的連接部件因長期的松動及導電膏氧化變質，從而形成該連接部件電阻值增大，造成輸電線路設備過熱現象，嚴重時危及輸電線路設備運行安全。輸電線路設備定期進行紅外測溫，及時發現發熱部件。

500kV線路部分通過無人區、原始森林區、高海拔等復雜地形，跨越深溝和翻越高山峻嶺，導致沿線高差起伏較大，大跨越檔較多，部分輸電線路段最大坡度達到45°，交通條件十分惡劣，對紅外測溫工作開展造成困難，加上線路帶電，紅外測溫人員很少有條件開展登塔測溫，多為手持紅外儀在地面進行測溫，從而造成了塔頭部位的構件和絕緣子、金具串部分因為位置高度高和方位等原因，不容易準確測量。形成輸電線路設備隱患，從而造成輸電線路設備故障發生。無人飛機機載紅外成像測溫的工作效率比手持紅外儀更高。

2 無人機紅外成像測溫技術的原理

線夾，持續管，補修管等輸電線路設備。因輸電線路設備物體溫度高過絕對零度的設備時，會對周邊超標。

（1）無人機機載紅外成像測溫結合無人機光電技術，圖像處理，數據處理，顯示在地面站的控制顯示屏上，通過不同顏色反映不同的溫度。能迅速發現輸電線路過熱部位，確保輸電線路設備安全。

（2）使用的深圳（香港）彼岸公司的“天眼X3”吊艙作為“Z-5”型無人直升機任務吊艙。

天眼3X吊艙能夠克服飛行姿態的變化和飛行中振動對傳感器所造成的干擾，獲得高質量的紅外圖像和高清晰度的可見光圖像。

球頭形狀構造使用多個陀螺穩定，有1臺數碼攝像機及1臺焦平面制冷型紅外熱像設備。同時系統的機構設計緊湊，使用高強度的航空鋁合金材料結構，可抵受惡劣的工作環境。該系統廣泛應用于電力紅外測溫領域。

該吊艙系統系統配備一臺硬盤錄像機，能同時對TV 和IR 視頻進行錄像記錄，配備一個筆記本電腦和專業的紅外分析軟件，可以在線存儲紅外熱圖及進行紅外熱圖分析，紅外熱圖分析可以在線分析，亦可以離線分析。

“天眼X3”吊艙系統

無人飛機搭載紅外測溫在線路中的應用過程中注意事項：

①無人機平臺與紅外測設備整合。

確定無人直升機飛行平臺和任務吊艙系統后，要使兩者能夠和諧地成為一個整體，共同協作完成飛行紅外測溫任務，必須對兩者軟硬件的兼容性進行調試，對不合理之處進行適應性改進整合。

②無人機平臺與紅外測設備抗電磁干擾。

由于利用“Z-5”無人直升機進行500kV輸電線路的紅外測溫在國內尚無前例，如何確保安全，線路的電磁環境是否會對無人直升機的測控鏈路構成干擾，將無人直升機外罩殼改為碳纖維防電磁輻射罩殼，可以有效避免強電磁場對機上電氣系統及測控系統的干擾，確保在現場500kV電磁環境下正常工作。

③輸電線路設備的連接部件發射的紅外能量，是通過空氣后傳輸到紅外吊艙內的一期內，在空氣傳輸中容易受到其他氣體吸收和折射而能量減弱，減少紅外測溫的準確度。因此無人飛機搭載紅外測溫儀與被測帶電線路的安全距離的設定，無人飛機搭載紅外測溫在飛行前規劃航線和飛行高度保持特別重要。

④輸電線路設備發熱故障因電流，電壓的平方成正比，因此無人機紅外測量時應安排在輸電線路大負荷時段進行。無人機紅外測溫，通常是以輸電線路設備的溫升為依據來判斷故障是否超標。

3 無人飛機搭載紅外測溫儀

在500kV普敘線路進行測溫工作，無人飛機搭載紅外測溫儀利用不受地形環境限制，自主飛行，每次完成測量工作。存儲紅外熱圖及進行紅外熱圖分析，紅外熱圖在線分析對比。

以下是主要測溫項目：

序號 紅外測溫項目 紅外檢測主要內容

1 絕緣部分 絕緣子破損、閃烙、擊穿發熱

2 導地線金具、接續管 導線、地線連接金具發熱情況

3 附件 接觸點發熱

4 線路防護通道及其他 線路周邊的突發山火

現場檢測數據和判斷依據

2016年7月21日上午10：20分，500kV普敘線71#耐張塔，線路當時負荷108MVA，氣溫24.7℃，濕度64.3%，海拔2223m，風速1m/s。采用區域測溫合成圖像，

A相耐張線夾： 溫度單位：℃（攝氏度）

最大值： 30.06

平均值： 19.67

最小值： 7.28

2016年7月27日上午12：30分，500kV普敘線174#耐張塔，線路當時負荷109MVA，氣溫19.4℃，濕度72.2%，海拔2235m，風速0.1m/s。采用熱成像圖

B相： 溫度單位：℃（攝氏度）

導線 -10.11

大號側線夾 -10

小號側線夾 -9.72

采用熱成像圖測量接續管

根據測得的設備溫度值，應對照GB763-90《交流高壓電器在長期工作時的發熱》中的規定，川電生技[2007]98號文《四川省電力公司架空輸電線路缺陷管理及評判標準（試行）》中的規定分析判斷：

一般缺陷：接續金具溫度高于導線溫度10℃，跳線聯板溫度高于導線溫度10℃。

嚴重缺陷：接續金具溫度高于導線溫度10～40℃，導線壓接管溫度高于導線溫度10～20℃，跳線聯板溫度高于導線溫度10～40℃。

危急缺陷：接續金具溫度高于導線溫度40℃以上，導線壓接管溫度高于導線溫度20℃以上，跳線聯板溫度高于導線溫度40℃以上。

4 實用性結論

500kV線路在直流復奉大負荷試驗期間設備紅外測溫結果為正常，沒有發現線路設備過熱點。通過該技術在500kV線路的實際使用，確認500kV線路運行維護中完全滿足了設計要求，并且為以后線路運行巡視測溫提供了數據。有效避免線路設備隱患和缺陷發展成為設備事故。從而提高線路的可靠性。在電力線路領域的應用前景十分廣泛。

參考文獻

[1]陽一雄，梁照敏，徐曉峰.六旋翼無人機紅外測溫在電力巡線中的應用研究[J].科技風，2015，（13）：90.

[2]蘇凱.無人機在輸電線路架設中的應用[J].四川建筑，2015，（5）：176-177.

（作者單位：國網四川省電力公司檢修公司）