高壓輸電線路無人機巡檢技術運維管理分析

■ 中國三峽新能源（集團）股份有限公司河北分公司 李云松 崔 健

內蒙古電力（集團）有限責任公司錫林郭勒供電公司 李煜稼

內蒙古和林發電有限責任公司 劉 耀

隨著我國可再生能源裝機規模快速增長，電力基礎設施建設步伐正在逐步加快，其輸電線路的電壓等級和傳送距離也有大幅提升，人工進行高壓輸電線路巡檢工作逐漸變得效率低且任務繁重。尤其是地形復雜的山區中的高桿塔及高壓輸電線路，存在著較大作業風險，運維人員長時間巡線容易產生視覺疲勞，存在一定的安全隱患。

近幾年來，隨著固定翼無人機和旋翼無人機技術的長遠進步發展，使得無人機可助力工人實現多種復雜的工作。當前無人機飛行器技術在電力領域已得到了廣泛的應用，尤其使跨區電網和超高壓輸電線路工程的巡檢效率和工作質量實現了質的飛躍。相較傳統人工巡線而言，無人機巡線具有超高的巡檢精細程度，可以采集到高壓輸電線路的超高清圖像，包括遠程發現架空地線材料老化、斷股和腐蝕、絕緣子破損、異物短路等問題[1]。由于無人機屬于電子產品，在使用過程中受到環境因素的影響不可忽視，存在墜毀、碰撞等安全風險，且大多變電站缺乏高壓輸電線路無人機巡檢技術相關經驗，須要建立高效科學的無人機巡檢技術運維管理機制[2]，來保障輸電線路長久安全運行。

對無人機巡檢的管理

智慧決策，高效協作

無人機在高空巡線時，可以多角度、全方位地對電力電纜情況和相關信息進行收集。若高壓輸電線路上因接頭盒松動、余纜松弛等問題出現緊急故障，對于該類未知故障的指揮研判，須確定故障發生點，借助無人機對故障畫面的實時回傳，并進行多端數據同步，可使運維人員快速獲取高效聚合缺陷信息來分析故障原因[3]。目前部分無人機自帶三維建模功能，其顯示屏可生成電子化底圖，便于直觀研判電路故障區域，做到可視化研判。從控制器屏幕來看，可在底圖上可標注輸電線路所在走廊地形地貌、線路設施設備等信息，放大底圖后又可識別缺陷類型及相對于圖像的位置，從而更好地幫助人工分析整理缺陷報告。

點面結合，指揮研判

高壓輸電線路故障往往突發性強，雷擊、鳥群、大風等都是導致輸電線路受損的因素。當風偏放電、閃絡燒傷與導線弧光短路等故障同時出現時，線路上故障破損點多面廣，需快速獲取全面的實時線路路徑情況，方便電力系統配電網技術專家指揮調度決策[4]。而傳統地面偵查手段不具備迅速掌握輸電線路受損全貌情況，難以滿足開展搶修及恢復正常電力供應的時效要求。而憑借多臺無人機的高空視角優勢，電力搶修專家們可迅速知悉全局態勢。遇到1 000 千伏及以上交流電的特高壓線路故障，可驅使無人機在保證感應電安全距離情況下進行抵近觀察，采集隱蔽性較強故障點的影像數據，保證未來消除線路隱患不留死角。現在大多無人機可搭載紅外熱像儀，具有結合可見光巡線功能。如線路接頭過熱無法借助肉眼觀察，而紅外熱像儀可提前排查線路高溫點避免火災隱患；尤其夜間環境溫度較低時，搜尋線路熱源會更為清晰。

搭載負載，日夜兼程

在山區，各村間的道路無法實現通聯閉環，給巡線排查工作帶來了很大的難度。巡線時，發現誤入電力線路保護區的人員應及時勸離，包括一些輸電線下垂釣者和超高的起重機械。當發生線路故障時，需更換舊螺母、銷釘及電纜終端頭等零件設備，運輸車往往因積雪泥濘或者狹窄路段不能及時到達。以上3 類問題，皆可通過無人機搭載不同負載完成，加快巡檢維修進度。目前多種型號的多旋翼無人機皆具備大載重飛行功能，如搭載喊話器，方便地面專家對線路維修工人傳遞信息，或者監視且勸離誤入架空電力線路保護區的未知人員；搭載探照燈，可為夜間高壓線路維護提供長時間應急照明；搭載工具包，代替人工完成設備工具運輸任務，降低了人工勞動強度，減少作業風險。

對無人機運維管理思考

隨著變電站大量的線下巡線工作轉向線上，線路運檢班應與數字化監控班開展聯合智能巡檢。高壓輸電線路運維管理如何適應無人機巡檢技術是我們當前需要高度重視的問題。

加強無人機操作人才建設

在變電站班組成員中，難免存在年齡偏大的員工對數字化接受能力較差，不能很好地適應無人機相關操作，往往對高壓輸電線路巡視時不采用無人機飛行巡檢。無人機集自動控制、視覺計算及人工智能等眾多技術于一體，實操時確實存在一定難度，加之其造價貴重，飛行條件不適宜難免發生意外墜落。因此無人機操作人員需年輕化、專業更為精益化。考慮到民用航空局規定操控空機重量大于4 千克及飛行范圍在目視距離半徑500 米外、相對高度高于120 米范圍的應持證飛行[5]。而變電站常用的大型高空遙感巡航無人機往往大于規定重量，同時巡視輸電線路的飛行活動范圍已遠超標準距離，為保障無人機飛行安全，避免誤操作造成人員或者電力線路等受損，因此變電站無人機操作人員應按規定考取民用無人機駕駛員合格證。同時針對高壓輸電線路巡檢運維問題，操作人員應熟練掌握無人機操作規范與應用場景等理論基礎知識，熟練飛行前組裝、操作系統使用、航拍等實際操作。同時變電站也應在全體員工無人機學習基礎上，開展不定期試飛培訓，做到應知盡知，提升線路智能化巡檢技術。

探究技術與業務融合創新

盡管無人機通過無線電遙控便可執行高風險航拍巡線任務，顯著提高變電站巡檢運維的效率。但是無人機畢竟是一種電子機械，在實際跟蹤巡航架空線路和電纜線路任務中仍存在著不足之處。無人機受觀測精度的準確度存在一定的偏差，飛行過程中易偏離觀察線路；跟蹤高壓輸電線路過程易發生鳥群遮擋與感應電干擾，造成機體受損跌落；風雨及低溫天氣下無人機能見度較低，較年輕的操作人員無法根據其運檢經驗完成巡線和故障排查的任務。因此制定高效的線路巡檢方案是至關重要的，如請班組內電力系統經驗較為豐富的師傅帶領會熟練操控無人機飛行器的新一代青年員工共同巡線，既能幫助青年員工快速成才，掌握高壓輸電線路全方位的故障定位和診斷分析要點，同時有效降低平均故障查找時間。將無人機巡檢技術作為一種智能化、精細化、信息化手段的同時，也需注重電力員工自身業務水平，才能實現新興技術與業務相融合，更好地完成高壓輸電線路工程的全壽命周期管理工作。