無人機在輸電線路運行中的應用分析

羅福安

摘要：輸電線路的運維質量直接關系到電網的安全穩定運行，要提高電力系統可靠性，減少線路事故的發生，就必須清楚掌握線路的運行狀況，按期進行巡視與檢測，及時發現線路缺陷和威脅線路安全的隱患。目前，輸電運維工區多采用人工定期巡視的方法，頻繁的巡視工作消耗了大量的人力、物力、財力。此外，由于輸電線路距離長，天氣、交通環境等因素嚴重影響巡檢質量，因此，傳統輸電線路巡檢方式已難以適應電網發展需要。

關鍵詞：無人機;輸電線路;應用

引言

近年來，隨著生產生活用電量的需求逐步增大，高壓輸電線路作為國家電網中的骨干網架結構，其運行方式極為復雜，平時很難進行停電檢修工作，因此對于高壓輸電線路必須采用帶電檢修方式消除缺陷?，F有技術中，對高壓線路進行帶電檢修作業時，作業人員穿著屏蔽服攜帶繩索登塔，通過跨二短三法、吊籃法、軟梯法等方法進出電場進行線路檢修，該方法對人員體力及安全措施要求較高，安全風險較大。

1無人機技術及其核心組成

無人機是指不需要由駕駛員在機艙內操作完成駕駛的一種飛機，其主要借助遙控技術或自動駕駛技術來完成相關任務的飛行載具。與載人飛機相比，無人機的操作更為便捷、體積小、自重輕、應用成本更低。早期無人機技術主要應用于軍事領域，但隨著其技術快速發展，無人機在民用領域的應用越來越廣泛。目前，無人機在電網企業中的應用主要是固定翼、多旋翼、無人直升機三種類型。固定翼無人機飛行速度較快，具有較遠的續航里程，能夠搭載可見光傳感器，在輸電線路路徑巡視觀測工作中的應用較多。多旋翼無人機的飛行模式較為靈活機動，能夠隨時懸停，從而完成短距離觀測、攝影，但外部環境對其影響較大，續航里程相對較短。無人機核心部分組成包括無人機飛控系統、導航系統以及數據鏈。其中，無人機飛控系統是其核心系統，與載人飛機中的駕駛員地位相當。無人機完成啟動、升空、飛行等各項操作，都需要依靠飛控系統的控制。無人機飛控系統中，包括微型計算機、傳感器、伺服系統等，飛機在半空的懸停、緊急控制等，都由這些系統裝置控制完成。無人機導航系統相當是飛行員的雙目，在導航系統中預設好飛行路線后，無人機會根據設定好的路線飛行作業;同時，導航系統也會向地面操作人員傳輸無人機位置信息，從而使地面人員準確獲取無人機坐標位置。

2無人機在輸電線路運行中的應用分析

2.1線路本體5G網聯無人機遠程視頻研判故障

該場景采用多架攜帶不同載荷的無人機自動執行線路通道5G云巡任務，其中攜帶熱紅外相機的無人機先執行桿塔測溫巡檢，發現溫度異常的桿塔部位，由另一架攜帶4K高清可見光相機的無人機直接飛到可疑故障桿塔巡檢，實時回傳高清視頻給享飛云無人機云智控系統，由運檢工作人員在運維監控室遠程根據現場高清視頻“把脈”問題，可視頻截圖和標注進行研判，可知道準確的桿塔編號和故障部位，精準定位缺陷或故障點，再安排檢修班組攜帶設備直接去可疑桿塔維修。主要驗證在突發事故情況下5G無人機線路本體云巡遠程研判和協同工作的應急處理能力。

2.2自主巡航技術

自主巡航技術是實現無人機自主巡航的核心技術，常規分為人工示教和建模與定位技術2種，示教航線學習技術主要是在巡檢過程中由巡檢人員設定精準位置和姿態信息，無人機在存儲相關信息后，無人機依照預先設定信息進行自主巡檢。但是由于該技術主要由北斗和GPS定位技術進行技術支撐，而民用無人機定位精度誤差在2～10m，電力巡檢過程中需要面對較為復雜且不斷變化的航道環境，同時根據電網巡檢工作規范，無人機需要與線路保持10m以上安全距離，因此現階段主流主要采用RTK（real-timekinematic）實時動態載波相位差分定位技術，即通過借助激光雷達掃描精度高、數據處理快速、數據采集多樣等優勢，獲得激光點云，并以此為基礎實現三維地圖的構建，并結合人工智能深度學習算法實現自主巡航。

2.3無人機巡檢搭載設備

（1）高速成像模塊。無人機搭載設備中，高速成像模塊是實時記錄與傳統飛機高速移動中的高清視頻，在高速成像模塊中添加電子穩像技術、場景鎖定及目標跟蹤技術等，從而實現在惡劣天氣下獲取高清圖像的成果。在高速成像模塊中，通過增加畫中畫與字符疊加功能，能夠有效增強系統探測能力，簡化視頻跟蹤與處理。（2）紅外、紫外成像傳感模塊。無人機搭載紅外熱像儀，可以通過紅外探測器與光學成像物鏡，獲取紅外熱像圖，檢查輸電線路熱斑情況，同時將熱圖像向一個或多個監控器中傳輸，對架空輸電線路巡檢中發現的不正常發熱現象進行檢測，提高對故障隱患檢測的準確性。無人機紫外線成像儀要求具有較高的靈敏度，能夠完成復雜地形環境下的靈活運用，準確獲取光子技術信息。同時在紫外線傳感模塊選擇中，還需要兼顧成本與開發周期要求。

結語

隨著不斷增長的輸電線路帶來的巡檢壓力，電網通過使用無人機巡檢的方式大幅提升了巡檢工作效率，有效減輕了巡檢人員戶外作業工作壓力，但是也給電力企業帶來了全新的挑戰，一方面是無人機巡檢過程中海量數據處理難題，另一方面是面對基層結構化缺員、員工老齡化現實困境，仍需要培養相當數量的無人機飛手，并且無人機的續航也是困擾無人機巡檢效率進一步提升的瓶頸。面對上述困境仍需要電力企業進一步加大技術投入，推動人工智能等先進技術手段在該領域的深化應用，助推無人機智能自主巡檢最終實現。本文結合無人機巡檢現有技術研究以及電力企業巡檢工作實際情況，針對不同地域情況，結合現有可行無人機巡檢技術，通過整合巡檢監控平臺及作業APP，提出了移動式機巢與固定式機巢相結合的無人機智能巡檢方案。未來隨著無人機續航以及人工智能等相關技術的不斷突破，無人機智慧自主巡檢必將能夠滿足電網精細化、智能化、高精度等使用要求。

參考文獻

[1]繆希仁，劉志穎，鄢齊晨.無人機輸電線路智能巡檢技術綜述[J].福州大學學報（自然科學版），2020，48（02）：198-209.

[2]張星煒. 無人機在輸電線路巡檢中的應用[J]. 通信電源技術，2020，37（01）：234-235.75843DFC-8382-45B1-A4D5-6683B6B61CB8