配電網架空線中無人機巡視應用探究

曾友林

摘要：傳統的線路人工巡視模式在實際應用過程中存在諸多局限性，尤其是在山區線路巡視中存在效率低、巡視效果差等問題。為了促進配網架空線路運維效率得到有效提高，使配網一線員工的巡視壓力得到有效減輕，本文對多旋翼無人機在配電網架空線中的實際應用進行深入探討，旨在為配電網架空線路新型巡線模式的建立和應用提供更多有價值的參考依據。

關鍵詞：配電網架空線路；無人機；巡視；應用

隨著經濟發展速度的不斷加快，我國配電網公里數不斷增加，配電網線路多數為野外架空線路，現場環境及氣象條件復雜多變，避雷設備、導線、絕緣子等經過長時間運行且在各種外力的長期作用下，會出現銹蝕、斷股等問題。傳統的線路人工巡視模式應用于配電網架空線會耗費較大的人力和物力，造成較大資源浪費，且巡檢工作效率及質量均相對較差。因此，加強對配電網架空線更加有效、經濟的巡查技術、方式進行深入研究具有重要現實意義和價值。

1 無人機應用于配電網架空線巡查原則

1.1 日常巡視原則

無人機主要應用于基礎、導線、接地裝置、桿塔傾斜等機巡無法檢查的區域，實施近距離查看，一些位于山坡、河網、山坡等人工接近難度較大的桿塔，選用無人機巡視為主，人工巡視為輔的模式；人口密集區域、市區均以人工巡視為主，無人機巡視為輔。

1.2 特殊巡視原則

山體滑坡、保供電、防風防汛、山火、違章建筑、漂浮物、施工作業、采石、跨越魚塘無警示牌、鳥害、藤蔓植物等存在特殊性的巡視，在天氣良好、空域允許情況下，應優選使用無人機實施快速巡查。條件不允許情況下，應實施人工巡視；交叉跨越、樹障、接地電阻、紅外測溫等巡視與檢測均應以人工為主，無人機為輔；因無人機具有更好的視角，且能夠存檔，因此配網桿塔瓷瓶雷擊點查找應優先使用無人機巡視；夜間巡視應以人工為主。

1.3 單線路故障巡視原則

單線路故障巡視作業的實施應該優先采用無人機巡視，通過無人機實施快速飛躍，實現快速將路徑定位。

1.4 自然災害巡視原則

無人機能夠實施現場勘測，因此可更加快速、及時獲取信息資料，為搶修人員搶修工作的開始獲得第一手現場資料，進而能夠為搶修設備以及人員準備提供更加有效、及時的參考，促進搶修工作效率以及質量得到有效提高。

2 無人機巡檢在配電網架空線中的應用

為了推動無人機在配電網架空線上開展路巡視、故障查找、災情監控等方面作業的應用，必須做好如下幾個方面。

2.1 無人機巡檢關鍵技術

將無人機應用于配電網架空線路巡查須具備如下技術：第一，飛行控制技術。無人機需具備GPS導航控制功能、地理匹配功能、線路以及桿塔跟蹤控制功能，未來無人機線路巡視的發展方向是自動化和智能化。第二，具備機體穩定技術。無人機在開展巡查作業過程中能夠穩定飛行，或能夠在安裝可視紅外攝像系統、攜帶可攝像云臺情況下能夠保持平穩的飛行狀態，進而保證能夠高分辨率拍攝地面桿塔航空影像；第三，具備桿塔跟蹤識別技術、快速對焦成像及測繪控制攝像曝光技術。無人機巡線只有具備這些技術，才能在作業過程中快速生成高清線路、桿塔、絕緣子、周圍環境等可視紅外影像，如具備配備線路故障識別攝像技術能夠取得更加理想的巡查效果。

2.2 飛行及中繼模式

應用無人機實施巡檢作業時，應選擇于高架線斜上方飛行，減少影響因素。光學吊艙系統掃描視角良好情況下，無人機可單項飛行開展巡檢作業，提高線路巡檢的效率。線路電壓等級較高時，須沿高架線兩側，往返開展線路巡檢作業，提高巡查質量。

為了使無人機超視距線路巡檢要求得以實現，須充分利用中繼轉發通信模式。該種模式包含地面以及空中中級轉發模式等。空中中繼轉發模式優勢主要體現為巡檢靈活、系統結構簡單、維護便捷等。地面中繼轉發模式優勢主要為成本較低，但工作模式具有復雜性，且運行和維護均存在一定難度。

2.3 巡檢應用模式

在使用無人機開展線路巡查作業時，須科學組合無人機、設備、中繼模式。組合工作模式能夠更好地適應山區、平原各種地形高架線巡檢作業。將無人機應用于配電網架空線路巡檢時，涉及的主要應用模式主要有如下幾種：①無人機與地面中繼模式：在無人機與車載設備無法直接連接情況下會應用到該種模式。無線鏈路傳輸，無人機將獲取的遙測信號、圖像傳輸至塔架上的中繼設備，通過中繼設備將數據輸送至地面終端設備。測控車載設備所發出的指令通過中繼設備傳輸至無人機，繼而實現對無人機進行控制。②無人機加空中中繼模式：無人機將獲取的遙測信號、圖像發至中繼飛機，再由中繼飛機傳輸至地面的終端設備，載終所發的指令通過中繼飛機傳至無人機終端，進而實現對無人機作業實施有效控制。③無人機加固定翼機中繼模式：選用固定翼飛機時往往會應用到該種模式。固定翼飛機應用優勢主要體現為運行成本低、抗風能力好、續航時間長、飛行及控制簡單，能夠使中級轉發過程靈活性得到大大提高。④無人機可視遙控模式：線路巡檢任務機與遙控設備之間的距離較近，無阻擋物體情況下應用到該種模式。通過無線鏈路，實現無人機與遙控設備數據通信。吊艙、無人機獲取的遙測數據、視頻信號通過無人機進行壓縮和調制之后，傳送至遙控終端。 遙控終端發出的指令輸送至無人機終端，駕駛和控制無人機巡查作業的開展。⑤固定翼機模式：固定翼機模式的應用優勢主要體現為應急巡檢、防災減災，憑借固定翼機能夠實現范圍較大、距離較遠快速線路巡視。

3 結語

配電網架空線路巡檢經歷了傳統低效的人工巡視模式后，目前已逐步進入無人機巡檢階段。將無人機巡檢技術應用于配電網架空線巡檢工作中，可促進巡檢作業效果、效果得到大大提升，進而推動電力行業生產不斷朝自動化、智能化方向發展。

參考文獻：

[1]王萬國，劉越，李建祥，等.基于RCNN的無人機巡檢圖像電力小部件識別研究[J].地球信息科學學報，2017，12（02）：430431.

[2]孫宏彪，石榮輝，曾靈聰，等.多旋翼無人機在超高壓輸電線路巡線技術的應用[J].科技創新與應用，2016，01（32）：117118.

[3]李源源，陳艷芳，劉偉東，等.大型固定翼無人機在架空輸電線路中的運營可行性研究[J].科技創業月刊，2017，16（02）：8485.