无人机在配网架空线路中的应用

无人机在配网架空线路中的应用

陈韬、黄伟、马宗骏

贵州电网有限责任公司毕节大方供电局 551600

摘要：现阶段，我国社会经济正在快速发展，人们的物质生活水平越来越高，国家社会以及人们对电力的需求也越来越高，因此我国电网正在不断扩大建设规模，而输电线路只有正常安全稳定运行才能够满足国家社会和人们对电力的多元化需求，然而这样会在很大程度上增加输电线路的巡线工作压力。在输电线路巡线工作中应用无人机技术，充分发挥新型无人机杆号牌的作用，降低输电线路巡线技术的工作压力，还能够帮助工作人员完成危险系数比较高的检查环节。

关键词：输电线路；无人机；自主巡检

引言

们物质生活水平的不断提升使得很多家用电器进入到居民生活中，人们的用电量变得越来越大，对于电力的依赖也变得越来越强烈，为此我国电力企业对电网规模进行了提升，但是这样又给输电线路巡检工作增加了负担。以前的人工巡检方式显然已经不能满足不断扩大的电网规模，所以就要引进更为先进的无人机自动巡检技术，以此来减轻巡线工作压力和危险性，同时能够提高巡线工作效率，为人们安全、平稳用电提供保障。基于此，本文对当前输电线路巡视现状进行了简单介绍，并对无人机自动巡检优势以及基础技术进行了总结归纳，最终对实现该工作的策略以及应用方式进行了分析，希望通过本文的分析可以为电力企业提供帮助。

1无人机电路巡检系统的构成

无人机及其附属设备是线路巡检过程中的主巡检设备，主要负责巡检以及数据获取、传感等，进行数据的获取和收集，并将相关信息传递给地面。地面的信息获取系统相对于传统工作的信息获取设备，现代电力系统中的无人机信息获取设备具有更强大的信息处理能力和收集能力，可以在恶劣的环境准确接收微弱的信息信号。地面数据的分析系统也是电力系统无人机巡检中的重要系统，接收完善的数字信息后进行总结和分析，及时地呈现给相关工作人员，明确后续的处理和工作方案，使检修和巡检任务更高效。

2当前输电线路巡视现状

2.1巡视环境复杂多变

最近几年我国的电力行业发展势头强劲，大部分地区都已经实现了通电，但是很多输电线路都位于人烟稀少的地区，地理环境比较繁复，气候条件也不太好，例如，位于西北地区的输电线路一般都建设在山地顶部，杆塔也设置在人烟稀少的地区，从而给巡视人员带来了查找难度，而且顶部气候太过多变，对于巡视工作也是一大阻碍，为此电力企业只能投入更多的人力、物力和财力，然而巡视工作还存在一定的危险性，所以巡视效率和效果都不太好。

2.2人工查找故障点存在的难度

首先，大多数的输电线路分布在野外，每个架线杆的距离非常远，那么在这种情况下，就需要巡线的工作人员根据输电线路的走向进行故障点的查找，这种方式的工作效率非常低，无法有效保证巡线工作人员的生命安全。其次，在以前巡线工作人员查找输电线路故障点的时候，通常情况是依托于望远镜、经纬仪，甚至是依靠肉眼来查找故障点及其故障范围，只有当输电线路有明显的故障点时，这种方式的查找效果还是很好的，但是一旦出现视距太远或者故障点并不明显、比较模糊的情况，这种方式就很难发现和找到故障点，降低了巡线工作人员查找的精准性，增加了及时查找和解决故障的难度。

2.3巡线内容不断增加

输电线路巡检包括很多环节，涉及的内容也比较多，例如输电线路是否可以正常运行、是否受到环境的侵蚀、回填土下沉是否超出标准、杆塔基础状况是否良好、保护装置是否可以正常运行等。与此同时，还要负责巡视附属设备，例如保护装置是否可以顺畅运行、紧固件是否完好、警示标志是否存在、监测设备是否可以正常运行等，所以巡检人员需要肩负很大的工作负担，而且该项工作对于巡检人员的综合能力有着很高的要求。另外，巡检人员还要对线路环境进行检查，主要内容有检测地表活动、线路是否和周围事物保持一定的距离、线路四周是否出现了沉降现象等，而且随着输电线路的发展，巡检人员的工作内容还在不断增加。

3无人机自动巡线技术在电力输电线路巡检的实现策略

3.1前期准备工作

在巡检作业之前认真检查无人机的整体情况，硬件包括无人机本体是否正常、电池是否正常等，软件方面包括无人机固件与遥控、吊舱固件是否匹配、飞行数据库是否最新、实名登记信息是否有效等，测试遥控信号与无人机是否有效连接，并准备足够的电池。资料准备：在巡检作业之前认真勘察作业现场，可通过GIS、卫星图、三维系统、线路建造设计图、地形图事先调查所要巡视的线路的以下环境要素：地形条件状况、有无允许起降的场地、飞行空域是否视野广阔、有无遮挡物等，从而避免正式巡视时飞出遥控范围，导致失联、坠毁等事故。全面了解和掌控整个巡查区域，制定有效的巡检方案，必要时将无人机巡检工作向航空管制部门备案。无人机准备：根据不同的作业任务及线路环境特点采用不同的机型进行作业才可胜任巡检任务。优先选用性能满足要求且更轻便的无人机，单人可携带。必须检查所用的无人机的外观，如是否有外观损伤、电机转动是否正常、桨叶有无损坏、受力部件有无裂痕等。电池准备：在前期设备的准备与检查中，充分考虑携带的电池是否满足本次巡检的需求。目标线路信息的完善：利用目前新研制的球型无人机杆号牌及时更新完善杆号信息，使得无人机在巡视时能够及时有效定位和发现。

3.2对无人机避障系统进行完善

无人机自动巡检要想获得精准的信息就要采用超低空飞行，但是这种飞行方式会让无人机容易遇到各种障碍物，如果不能准确躲避这些障碍物就可能导致无人机受到损坏。基于此，就要对无人机避障系统进行升级改造，可以在无人机上应用能够24小时无论任何环境都可以自动识别和躲避障碍物的自主雷达避障系统，该系统对于200米范围内的障碍物都可以做到精准识别，这样无人机就可以顺利、安全地完成巡检任务。

3.3打造专业电力巡视和调度团队

在输电线路巡线工作中应用无人机技术，可以避免气候和环境对巡线的干扰，及时发现有设备故障的输电线路，进而向地面检测屏幕传送相关的数据，然后根据无人机传送回来的具体位置调配巡线工作人员，及时对其进行维修和替换。因此，需要电力部门组建一支专业的电力巡视和调度团队，保证输电线路能够得到技术维护和维修。

3.4合理的航线规划

无论是手控飞行还是自动飞行都应合理规划飞行航线，避免因飞行不合理导致撞线。规划航线时，飞行高度应高于最高塔的高度，飞行方向应面对下一个目标塔位，沿着导地线斜上方前进，并与相应的线路保持绝对远的距离。当线路走廊密集时，无人机下降开展精细化作业，应尽量贴近巡视的设备飞行，同时保持相对合理的安全距离，此操作可避免无人机后退而撞上邻侧线路。无人机失控返航高度设置应高于最高物体或者杆塔的高度，避免失控返航撞塔。

结束语

针对当前输电线路无人机巡检系统过度依赖专业人员操作、巡检精度易受环境影响、远距离遥控可靠性较低等不足，设计基于航线自学习技术的无人机自主巡检方法，通过融合卡尔曼滤波、路点信息的筛选流程和垂距法提高融合线路与原始线路间的相似度；在此基础上，设计了针对不同设备的定位优化方法，从而使得无人机在完成高精度自主巡检的同时，实现了各类输电线路设备的精准定位，对于推动输电线路巡检无人机的智能化、无人化稳定作业提供了有效的解决方案。

参考文献

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