無人機技術在新準鐵路10KV電力線路運維中的應用與探討

謝寶珍

【摘 ?要】隨著遙感、自動控制、信息處理、圖像識別等新技術的快速發展，科技領域中具有代表性的產物之一無人機技術，在航拍攝影、交通物流、地質勘查、石油化工等行業獲得了廣泛應用。新準鐵路公司在10KV電力線路運營維護當中，逐步探索無人機巡檢技術的研究和應用。在推動新準鐵路10KV電力系統運維方式變化的同時，還可以為新準鐵路供電系統帶來嶄新的發展元素。

【關鍵詞】無人機技術;供電;運用

傳統的鐵路10KV電力線路巡視以人工地面巡視為主，需要的巡視人員多，人員勞動強度大、易疲勞，桿頂關鍵部位難以觀察。新準鐵路10KV電力線路里程長，桿與桿之間跨距大，沿途的地勢環境復雜，人工地面巡視效率低，運維人員對于高效的巡檢手段需求較為迫切。無人機技術則適合進行大范圍、長距離、多角度的移動巡檢。無人機可以充分利用其搭載的可見光與紅外攝像頭獲取現場圖像和視頻數據，并對獲取的圖像數據進行分析，提高診斷標準化、精準化水平。無人機結合紅外和可見光下的巡檢，可以有效地提升預知性維護的水平，降低維護成本，提髙故障消除率，縮短故障停電時間。

一、無人機技術概述

無人機技術，即利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱無人機飛近目標，根據任務需要，通過無人機平臺上攜帶的控制模塊、信息采集系統和任務設備，對目標進行數據采集、航拍、錄像、紅外測溫、測距等操作，然后通過無人機通信系統將數據傳輸到地面站進行顯示或儲存。當前在各個領域無人機技術已得到相當廣泛的應用，如日常生活中的航拍、攝影、勘測、救援、警用、交通、運輸送貨等。無人機技術在鐵路10KV電力系統的應用前景也十分廣泛，在日常巡視、故障查找、清除導線上纏繞的異物、測量交叉跨越距離等方面都值得探索應用。

二、無人機技術在新準鐵路10KV電力線路運維中的優勢

1、新準鐵路地處內蒙古自治區西南部鄂爾多斯市伊金霍洛旗和準格爾旗境內，線路自包神鐵路巴圖塔站引出，沿公涅爾蓋溝，經準格爾召、束會川、納林陶亥、四道柳、暖水川、納林川、十里長川、黑岱溝，接入大準鐵路點岱溝站。新準鐵路正線長度128KM，所經地區多為丘陵溝壑地勢，新準鐵路10KV貫通、自閉、電源架空線路里程長達380公里，絕大多數桿塔架設在正線兩側山地或丘陵的頂部，在少數特殊地段兩相鄰桿之間的跨距能達到620米左右。

在無人機技術應用之前，新準鐵路規定10KV電力線路人工巡視周期為每月覆蓋一次，供電工區需要分多批次、多區段安排人員步行巡視，耗費大量的人力、物力和時間。按照巡視標準，線路巡視工作必須做到每基桿塔都到桿底駐足巡視，在巡視過程中遇有大跨距區段，直線檔距只有幾百米，卻需要巡視人員翻越山丘或者繞行河道，耗費一個小時左右才能到達下一基桿塔所在的位置。多數桿塔處于無人區，車輛無法直接到達，在雨雪或者大霧天氣很容易造成人身安全事故。2018年6月，新準鐵路公司引入無人機技術，每月對管內的10KV貫通、自閉線路、電源線進行照片或視頻拍攝，工區每月只需安排數名人員在室內對無人機拍攝的高清照片或視頻進行查看、分析，發現缺陷后進行記錄備案，必要時派人到現場復核確認。10KV電力線路人工巡視周期延長到每季度一次，節約了大量的人力和物力，提高了巡視效率和質量。

2、傳統的人工巡視主要依靠巡視人員目視或者使用望遠鏡觀察設備，觀察角度及觀察效果不佳，尤其是對于桿塔頂部一些隱性、細微的缺陷難以發現或容易疏漏。而且不同的巡視人員，其業務水平、責任心等參差不齊，其巡視效果和效率不盡相同。

無人機巡視較傳統的人工巡視具有很大的優勢，其機動性和靈活性好，能夠在不同高度、不同角度懸停在桿塔周圍對絕緣子、線路金具、導線與金具連接處和附屬設施進行無死角精確拍攝。目前，無人機從不同角度對設備桿拍照至少6張，直線桿拍照至少4張。從無人機拍攝的照片中可以清楚的看到桿塔本體、絕緣子、金具等附屬設備的運行狀態，能夠及時發現人工巡視中很難發現的隱性缺陷（如斷股、散股、異常放電等微小甚至是不可視隱患）。線路和設備的隱患大多伴隨著異常發熱現象，無人機在搭載可見光高清攝像頭的同時也可以搭載紅外熱成像儀，依據放電部位有較強的光輻射原理，檢測絕緣部位的漏電情況，從而發現開裂的絕緣子、受損的電纜頭等。

3、目前無人機巡視已發現樹障缺陷44處，發現絕緣子破損等隱患65處，發現線路本體隱患500余處，其中桿塔瓶口及以上位置和人工難以發現的缺陷占比高達67.5%。

4、通過查看無人機拍攝的高清視頻，可以查看電力設備上一些明顯缺陷，桿塔上是否有鳥窩異物、標識警示牌有無丟失及破損。在無人機巡視過程中，可按照要求在指定桿塔懸停數秒，以此進行詳細探查。同時，可以及時了解10KV電力線路通道內的建筑物、樹木與導線的安全距離是否不足，發現線下危及桿塔基礎安全的施工作業、線路附近有無易燃易爆物堆積、地面出現裂縫坍塌、線路附近有危及線路安全的漂浮物等情況。通過對比查看不同月份的視頻，掌握樹害、地理環境、交叉跨越、防洪防撞等設施的變化情況。

5、新準鐵路公司制定出無人機巡視電力設備運用評價考核辦法，對視頻和照片的拍攝頻次、分析周期、缺陷處理、存檔管理等各方面作出明確規定和要求。此辦法的有效執行，實現了閉環管理，使得分析結果可追溯、責任人可追責，提高了照片視頻查看人員的責任心;通過照片視頻的對比分析，提高了設備隱患發現率，針對發現的隱患及早采取預防措施，從而減少了故障的發生;根據照片視頻查看結果，有針對性、目的性提報檢修計劃，避免了設備的盲目修和重復修。

三、無人機技術在新準鐵路10KV電力線路進一步的應用探討

1、新建電力線路驗收：利用無人機拍攝的照片、視頻資料，從高空直觀的查看新建電力線路設備狀態、各類隱患、缺陷的具體位置，減少人工登桿勞動強度，極大地節約了人工驗收的時間，提高驗收工作效率。既可以快速核實隱患的處理情況和處理進度，又可以留存線路通道環境的基礎影像資料，為日后開通、運營、維護打下良好基礎。

2、線路災情普查：電力線路沿線發生自然災害后，第一時間利用無人機進行災情普查，可與人工巡視互相補充，可以快速響應及時對受災區域桿塔本體、線路通道等進行巡視拍攝，在搶險救災中第一時間搜集線路狀況，為制定搶修方案提供第一手資料。

3、特殊巡視：近年來極端天氣頻發，雷雨、大風天氣造成線路跳閘次數增多，利用無人機在跳閘后第一時間快速對故障區域進行檢查巡視，在故障點區域范圍內展開多架次、高密度的檢測巡視。發現異常情況后根據其具體位置，地面人員就可以準確的找到故障點位置進行具體桿塔的登桿檢查，確認故障類型，制定搶修方案，尤其對山區、丘陵等特殊區段更能凸顯它的快速性和準確性，可以縮短故障發現時間，提高設備安全管控水平。另外，無人機通過攜帶夜視儀、紅外熱成像儀，可不受夜間視線和不利地形的影響，對10KV電力線路開展夜間巡視工作。

4、圖像智能分析：目前無人機拍攝的照片和視頻只能通過人工查看分析，分析的效率和準確性有待進一步提高。隨著圖像識別技術、大數據分析、AI技術和5G等科技的進一步發展和推廣，相信在不久的將來，無人機拍攝的照片和視頻可以實時回傳，系統對缺陷、隱患進行自主識別并及時預警，通過實時智能分析并給出初步處理建議。屆時，無人機將以其高效和精準的優勢，減少甚至取代傳統的人工巡視，到時10KV電力線路的運營維護工作將實現高度的智能化。

四、與統巡檢存在的問題

架空輸電線路巡檢的主要方式為人工沿線路步行或借助交通工具，使用望遠鏡和紅外熱像儀等對線路設備和通道環境進行近距巡視和檢測。隨著線路里程不斷增加，人均運維長度逐年增加，現有巡檢方式效率低，特別是在高山、沼澤等復雜地形以及雨雪冰凍和地震等災害條件下人員難以到達，難以發現桿塔上部設備缺陷等缺點顯得更為突出。傳統巡線存在的主要以下問題：

a）巡線距離長、工作量大、步行巡線效率非常緩慢，無法提高巡線效率

b）遇到冰雪水災、地震、滑坡等自然災害天氣時，巡線工作將無法開展。

c）山區巡線具有高風險性，時刻威脅巡線人員生命安全。在山區林區有毒生物越來越多，特別是夏季的“蜱蟲“一旦被咬將危及性命，威脅最大的是那些看不見的陷阱和捕獸夾。

無人機巡檢的意義

采用無人機在日常巡檢工作中做好對輸電線路的巡視和維護工作，具有非常重要的意義。

第一：有利于電力部門制定有針對性的維護措施，加大線路運維工作力度，確保重要輸電線路安全運行。

第二：有利于加大強降雨后重點區段的特巡力度，增加大負荷運行下設備檢測次數。

第三：有利于定期對線路通道內樹木、違章建筑等情況進行重點排查、清理，確保輸電通道安全。

四、結語

無人機憑借其優越的性能將成為10KV電力線路巡視、檢查、運營、維護更為高效的技術手段。無人機技術可以提高10KV電力線路巡檢作業的質量和科學管理水平，可以有效降低生產成本，創造更高的經濟效益。隨著鐵路運輸企業對鐵路供電系統可靠性的要求越來越高，以及無人機技術的不斷發展，無人機技術的優越性將會越來越突出，在鐵路供電系統中將會得到更為廣泛的應用。

（作者單位：神華新準鐵路公司）