簡述山區配網無人機除冰技術的研究

鄭曉軍 劉鵬

摘 要：電網架空輸配電線路冰災是冬季搶修的重要工作之一，應用在輸電線路上的除冰技術日漸成熟，而針對配網的除冰技術卻不夠成熟，特別是山區冬季溫度本身就比較低，特別容易造成山區供電線路中斷，本文針對目前配網除冰技術擴展研究，希望通過本文可以為相關工作提供參考。

關鍵詞：山區配網;除冰;架空線路;無人機

引言：山區供電在所有供電中占據了相當大的比例，而冬季山區溫度要比平原地區溫度低，每當冬季遇到雨雪天氣，配電線路上會覆蓋有雪和冰，當溫度降到冰點加之山區溫度本來就比平原地區低，供電線纜表面就容易出現結冰，冰塊增加了線纜的整體重量，很容易引起斷線、導桿等故障發生，線路覆冰不僅極大的威脅著電網的穩定運行，還嚴重制約著居民的正常生活，對于山區配電線路的結冰，需要進行清除，而人工除冰費時費力，危險性高。

為貫徹落實全面建設能源互聯網形態下的多元融合高彈性電網戰略目標，同時響應“十四五”計劃為打造一個不怕冰災的配電網的目標，進一步提高公司電網防雨雪冰凍的能力，故而研發一種可靠、效率高的供電線纜除冰裝置，其最重要的應用場景是那些人和車輛難以到達的山區配網線纜，利用無人機的快速性和機動性，配合可靠的除冰技術去解決這個問題，打造“不怕冰災的山區高彈性配網”。

現有機械除冰技術，如從地面上向導線或避雷線拋擲短木棍、用長竹竿或絕緣桿敲打，使覆冰脫落。其中滑輪鏟刮法較為實用。它耗能小，價格低廉，但操作困難時間較長，安全性能亦需完善。采用電磁力或電脈沖使導線產生強烈的而又在控制范圍內的振動來除冰，對霧有一定效果，對雨淞效果有限，除冰效果不佳。從80年代起，國外開展了機器人巡線技術研究，目前國內開展機器人巡線技術研究取得了跨桿塔及障礙物的突破，可在巡線機器人加裝機械除冰裝置進行線路除冰。

根據配網環境現場勘察情況來分析，我們擬采用兩種方案，第一種方案針對于架空絕緣線采用兩相或三相一次除冰方式，第二種方案針對于架空裸導線采用單相除冰，因為覆冰主要發生在山區，人工爬山除冰艱難，我們利用無人機的快速響應能力，加上RTK精準定位技術及大疆無人機的穩定性去解決安全問題。

我們總體思路是將無人機技術與氣動除冰技術結合起來，利用車載高壓氣泵對氣瓶進行充氣，再利用氣動原理實現震動除冰，再將裝置進行融合，積極研制無人機精準掛載及對接裝置，利用無人機的運輸、機動性及高精度懸停特性，去實現不登桿，遠距離快速除冰的目的。

主要研發內容包括：1.架空配電線路覆冰原因及類型分析：研究山區架空配電線路的特點，特別是架空配電線路的覆冰結構分析;研究架空線路除冰的方法，特別是山區架空配電線路的除冰方法;研究現有除冰裝置的相關使用方法。2.除冰裝置的研發：設計適用于山區架空配電線路的除冰裝置的結構、原理等;研究除冰裝置的技術指標要求、材料選擇;試制與測試除冰裝置。3.無人機搭載除冰裝置的開發：研究除冰裝置在無人機的可靠安裝策略;研究搭載除冰裝置的無人機在架空配電線路上安裝與卸載方法;設計與研發滿足項目需求的搭卸載裝置。4.除冰裝置掛載線纜裝置的研發：研究除冰裝置掛載線纜裝置的可靠安裝策略;研究除冰裝置掛載在架空配電線纜的安裝與卸載方法;設計與研發滿足項目需求的搭卸載裝置。5.無人機自動對接線纜裝置的研發：研究除冰裝置掛載線纜裝置的可靠安裝策略;研究除冰裝置掛載在架空配電線纜的安裝與卸載方法;設計與研發滿足項目需求的搭卸載裝置。

項目預期能解決因線路配網架空線路覆蓋冰雪而造成供電中斷的問題，能保障線路檢修人員不登桿就能除冰，降低工作強度，達到最低除冰厚度5毫米（一般工程線路導線設計）至1厘米，能在地面使用無人機對線路連續進行除冰，縮短除冰工作花費的時間，提高工作效率。成果將最終作為應急救援裝備使用，在車輛及人難以到達的山區配網線纜及時能迅速除冰。

結束語：在配網架空線路除冰過程中，采用無人機的除冰技術能有效的降低除冰的難度，特別是能解決現階段山區配網架空線路除冰人員難以登山的問題。

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