無人機在輸電線路運維檢修的運用

國網唐山供電公司 李志鵬

輸電線路是我國電力系統中非常重要的組成部分，其運行的穩定性和可靠性會對電力系統的整體運行質量產生直接影響。而輸電線路在實際運行中，受外部環境因素的影響巨大，很容易出現故障和隱患，需要做好必要的運維檢修工作。輸電線路運維檢修工作內容復雜，如果單純地依靠人工作業的方式，運維檢修的效率和效果無法得到保障。將無人機應用到輸電線路運維檢修中，能夠顯著提升工作效率，降低工作人員的負擔，也可以及時發現線路中存在的隱患和故障，推動相關信息的快速傳遞，確保電力工作人員可以及時對故障進行處理，保障輸電線路運行的可靠性和安全性。

1 輸電線路運維檢修的意義

輸電線路具有線路長度大、分布區域廣的特點，運維檢修工作繁重，實施難度大，而一旦輸電線路出現異常，會對電能的供應產生巨大影響，嚴重時會引發大面積停電，導致生產停滯。很多輸電線路采用的都是架空敷設的方式，而且處于偏遠位置，受自然環境因素的影響較大，供電的穩定性無法得到保障。而通過對輸電線路進行運維檢修的方式，供電企業可以及時發現線路中存在的隱患和問題，采取有效的措施對其進行處理，以此來保障輸電線路運行的安全性、穩定性和可靠性[1]。

2 無人機巡檢的優勢

就目前而言，我國在輸電線路運維檢修工作中，采用的巡檢方式包括了人工巡檢、機器人巡檢、直升機巡檢和無人機巡檢，相較而言，人工巡檢屬于最為常見的巡檢方式，不需要配備專業設備，成本低廉，但是因為輸電線路長且分布環境復雜，巡檢難度較大。機器人巡檢能夠實現自動檢查，不過作業效率較低且工作距離會受到機器人續航能力的影響。直升機巡檢需要借助直升機完成，能夠對輸電線路的實際狀態進行拍攝，為巡邏檢查提供便利，但是這種方法投入的資源較大，并不能廣泛使用。無人機巡檢是借助無人機與編程系統，配合成像設備來對輸電線路的信息進行收集，能夠顯著提升工作效率及輸電線路檢查的質量。

無人機巡檢的優勢體現在幾個方面。一是不會受到環境因素的限制。惡劣的環境因素會對輸電線路巡檢工作帶來巨大挑戰，無人機巡檢對比傳統的巡檢方式，有著更強的機動性和安全性，不會受到地理環境和氣候條件的影響，可以很好地勝任惡劣氣候區域輸電線路巡檢的要求，也可以將輸電線路及設備的實際狀態近距離呈現出來，顯著提升線路巡檢效率的同時，能夠降低人工作業中的風險[2]。二是可以提高巡檢質量。無人機巡檢可以實現快速飛行、懸停等功能，幫助電力工作人員監測輸電線路中導線、底線、桿塔等的質量，也可以將檢測到的影像實時傳輸到測量站及控制站，幫助技術人員對可能存在的問題進行分析。三是可以實施飛行掛載。無人機能夠掛載的設備類型眾多，能夠依照具體的操作環境、作業需求等，對掛載設備進行設計。例如，通過掛載紅外測溫裝置，無人機可以對設備電火花、火災隱患等進行監控，保障輸電線路的運行安全。四是可以實現自動化調控。將無人機應用到輸電線路運維檢修中，能夠減輕工作人員的壓力，也可以通過與電氣自動化技術結合的方式，實現對輸電線路的全方位監測，準確判斷故障點的位置，從而促進運維檢修效率的提高。

3 無人機在輸電線路運維檢修中的應用

3.1 做好無人機選型

在輸電線路運維檢修工作中，對于無人機的性能有著較為嚴格的要求，其必須具備較長的續航時間以及良好的抗風能力，依照具體的功能需求，無人機還必須能夠承載相應的運維設備檢修等。例如，固定翼無人機續航時間應該達到3～4h，抗風能力不低于6級，有效荷載應該在6～8kg，具備懸停能力，巡航速度一般在80km/h～140km/h。無人直升機續航時間通常在4h，抗風能力為6級，可以實現空中懸停和垂直升降，對起降場地沒有很高要求，巡航速度在30km/h～120km/h。相較而言，無人直升機在輸電線路運維檢修中的優勢更加明顯，不過其成本費用較高，因此需要電力工作人員結合輸電線路所處區域的地形狀況和氣候條件，以及線路巡檢的現實需求，做好無人機選型工作[3]。

3.2 優化無人機模式

無人機巡檢中，應該確定好最佳的飛行方式，以確保其在面對極端惡劣天氣時不會出現墜毀問題。無人機必須與輸電線路保持一定的安全距離，可以將光學任務吊艙設置在無人機下方，從輸電線路斜上方飛行，以確保其具備足夠的飛行空間，規避電磁干擾問題。在光學任務吊艙掃描視角充足的情況下，無人機可以采用單向巡視的方式，如果是高壓線路，則應該從線路兩側進行往返巡視。應該關注通信鏈路系統的設計和應用，通常來講，當無人機與地面測控車距離較近且不存在障礙物遮擋時，可以采用直通式通信鏈路，無人機直接將采集到的信息傳輸到測控車，同時接收測控車的指令[4]。如果輸電線路本身處于偏僻的山區，存在高大樹木遮擋，則信號會受到干擾，需要在超距條件下作業，通信需要采用相應的中繼模式，可以是地面中繼，也可以是空中中繼，在實踐中需要依照輸電線路運維檢修的不同需求，做好無人機與通信模式的組合應用，例如，中型無人機可以配合地面中繼模式，能夠對無人機無法與地面測控車直接通信的問題進行解決，適用于超距工作及存在障礙物遮擋的情況。無人機采集到的信息和圖像可以通過無線傳輸的方式，發送給設置在桿塔上的中繼終端，經過終端傳遞到測控車，測控車發出的指令同樣需要經過中繼終端發送給無人機。

3.3 關注無人機應用

3.3.1 線路測距

無人機在線路測距中有著理想的應用效果，傳統遠程測距技術在實際應用中，存在測距范圍小、測距精度低以及無法適應特殊環境等問題，無人機測距能夠對這些問題進行有效解決，可以借助超聲波設備，從輸電線路頂部來對其進行測量，可以顯著提升測距的精度和效率[5]。

3.3.2 線路架設

無人機同樣能夠被應用到輸電線路的架設中，實際應用效果絕佳。傳統架空輸電線路的架設采用的是人工架設的方式，消耗的人力物力資源巨大，而且施工周期長，施工環節存在的風險隱患眾多。將無人機設備應用到輸電線路架設工作中，能夠顯著提升工作的質量、效率以及安全性，減少對周邊自然生態環境的破壞。無人機在輸電線路架設中的應用需要先做好準備工作，確保線路兩端視野條件良好，無人機可以順利起飛，并且將牽引繩頭牢牢系在無人機上。主拖纜部署環節，需要做好施工耐張段的安裝作業，選擇恰當的無人機作業時間，操作人員應該停留在起始塔下方的位置，對無人機進行遠程檢查，確保能夠將牽引人帶到首個基地塔頂部，之后沿輸電線路方向，飛到下一個基地塔。于第二座基地塔空中懸停，等到完成確認工作后，通過預掛滑車，抵達第三座基地塔，依此類推，直至當天作業任務完成。

3.3.3 缺陷巡查

輸電線路覆蓋面極其廣泛，而在一些偏僻地區，因為自然環境因素的影響，交通不便，巡檢難度大，無法及時發現線路中存在的缺陷和問題，如果單純依靠常規的人工巡檢方式，不僅需要花費大量的人力物力資源，還存在著工作效率低下的問題。將無人機應用到線路缺陷巡查中，能夠顯著提升巡查工作的效率，同時能夠對作業的成本進行有效控制。電力技術人員可以控制無人機進行航拍作業，將采集到的圖像和數據信息傳輸到控制中心，配合人工拍攝的部分，及時發現線路中存在的缺陷和問題。例如，在山區，地形險峻，交通不便，借助無人機進行巡查，可以大大減輕工作人員的負擔，提升運維檢修工作的效率，保障巡檢工作實施的整體效果。

3.3.4 故障巡視

在我國，輸電線路很多都是采用架空敷設的形式，加上線路本身的規模巨大，容易受到沿線地形地貌、環境條件、惡劣天氣等的影響，從而發生相應的故障或問題。例如，在遭遇雷擊的情況下，線路可能出現漏電、斷線等故障；如果樹枝等異物懸掛在線路上，可能引發短路。而當輸電線路出現故障時，需要技術人員及時做好維修，但是不管是故障的定位還是故障分析，都需要相應的數據信息作為支撐。無人機巡視不會受到地形地貌以及自然條件的影響，配合先進的掛載設備及系統，能夠實現對故障點的精準定位，也可以依照定位點來對航線進行規劃，為線路故障的處理提供便利。

3.3.5 線路驗收

線路驗收針對的是新建線路，傳統驗收方法需要人工登塔走線，危險度高，工作量巨大，在遭遇惡劣天氣的情況下，驗收效果會受到很大影響。將無人機應用到線路驗收中，可以預先設定好航線，通過定點懸停的方式檢測線路中的導線、絕緣子及附屬設備等，檢測信息可以被及時傳輸到地面測控車，保障驗收的質量。

3.3.6 輔助檢修

傳統的線路檢修方法需要工作人員攀爬到塔頂，移動至需要檢修的位置，不僅煩瑣低效，而且存在很大的危險性。借助無人機的有效應用，可以對傳統的檢修方法進行補充完善，其功能包含了無人機輔助工具傳遞、導線異物清除、無人機驗電、復合絕緣子憎水性測試等。以無人機噴火處理導線異物為例，具體如圖1所示。當前時期，無人機在輔助檢修方面，得到了進一步的發展，出現了無人機帶電作業、帶電水沖洗、絕緣子零值低值檢測、應急照明等，使其作用得到了更進一步的發揮。

圖1 無人機噴火處理導線異物

3.3.7 日常巡視

在輸電線路日常巡視環節，無人機的巡視類型大致可以分為三種不同的形式：一是精細化巡視，由無人機攜帶相應的紅外熱像儀、可見光攝像頭等，對線路桿塔本體、導線和金具等進行全面巡視，能夠獲取所有部件的清晰圖片，配合紅外測溫技術來獲取更加全面更加詳細的線路信息，及時發現線路中存在的異常和故障，督促檢修維護人員做好處理。二是日常巡視。借助可見光攝像頭，對桿塔連接部位進行巡視，巡視的內容對比精細化巡視更加簡單，可以很好地滿足線路日常巡視的需求，效率相對較高。日常巡視主要是針對線路桿塔主體、線路走廊、絕緣子及相關附屬設施等進行巡視。三是通道巡視。通道巡視利用的是可見光雷達和激光雷達，能夠對線路周邊信息如樹障、施工點等進行采集，不過借助單方面的光用照片，并不能獲取詳細數據，也無法對問題進行有效說明。因此，如果條件允許，應該借助激光雷達3D 掃描技術，獲取更加精準的信息支持。

總言之，輸電線路是電力系統的一個重要組成部分，其一旦發生故障，可能引發大面積停網斷電的問題，繼而導致交通擁堵、工廠停工等，嚴重影響人們正常的生產生活。對此，電力部門必須切實做好輸電線路運維檢修工作，及時對線路中存在的異常和故障進行處理?？紤]到傳統人工巡檢方式存在的缺陷，電力部門在實施輸電線路運維檢修的過程中，可以引入無人機技術，借助無人機的優勢來提高運維檢修工作的效率，保障工作實施的總體效果，以此來實現對故障和問題的快速精準處理，保障輸電線路運行的穩定和安全。