高压输电线路中无人机电力巡检技术的应用

(整期优先)网络出版时间:2023-05-25
/ 2

高压输电线路中无人机电力巡检技术的应用

张延庆,付娟,徐洪旺,唐欢,邱山红,侯鹏飞

中国南方电网云南电网有限责任公司输电分公司   云南省昆明市 650000 

摘要:在电力设备运维当中,无人机电力巡检技术被广泛地运用和使用。然而,无人机电力巡检还面临许多实际困难和问题科技人员要积极探索技术和新的生产作业方式,并针对在实际工作中出现的问题给出相应的解决方案和措施,以便更好地将其用于高压输电线路的巡检当中。

关键词:高压输电线路;无人机;电力巡检技术

引言

一个国家的发展,特别是工业生产和寻常百姓日常生活已经离不开电力能源的支撑。电力企业为了保证电力供应的平稳和安全,对电网不断地进行改造优化。输电线路是电网中关键的电力设施,承担着电力输送稳定的作用,其安全性和稳定性关系到了电力的输送的质量和平稳性。因高压输电线路和处于地下电力电缆的特性不同,高压输电线路所处范围广区域地形复杂如大山、荒漠。电力员工对高压输电线路的运维和检修,不能做到全方位的巡查维护,传统的运维策略已不能满足现有高压输电线路的运维要求。随着科技的发展,无人机运用到输电线路的运维和检修中,减少了电力员工的体力消耗,也提高了电力员工对高压输电线路运维巡视的效率。运维检修效率有了质的飞跃,高压输电线路的故障率降低了。有助于促进电网朝着稳定化、可靠化、智能化的方向进一步发展。

1系统组成结构

机载飞行控制系统包括飞行导航与控制部件、防碰撞预警与控制部件、遥控数据链机载端,实现对无人机的导航功能。机载任务系统包括无线图像传输机载端、影像采集系统、减震舱、机载视觉计算机,实现对无人机巡航图像与数据的传输。地面站系统包括飞行监控系统、图像数据传入系统、数据链传入系统、影像监控系统、输电线巡检诊断计算机,实现对无人机传出数据和图像的处理。

2无人机巡检方式和无人机电力巡检技术在的问题

无人机巡检技术发展的方向。目前,无人机巡检方式的发展有四种:(1)通道监控;(2)精密扫描;(3)排查问题;(4)特定的工作。通道监控的是对管辖输电线路为主并对输电线路详细的巡视。所谓的精密扫描是针对那些高压电线还有其他设备,进行精确的扫描。然后对发现问题进行分析和排查。检查输电线路运行中存在的隐患和缺陷。并对这些隐患和缺陷进行分类解析,找到输电线路中排除隐患和消除缺陷的方法及措施。特定的工作是比如灾后勘测,如地震、海啸等自然灾害。针对灾难区受损利用无人机进行探测,受灾评估分析及灾后重建提供数据。四种巡检方式在各自的范围发挥不同的作用,从而推动了无人机巡检技术的运用和发展。无人机电力巡检面临的问题:无人机飞行最终是需要无人机驾驶员的操控。在人员操作的时若粗心大意,就会造成无人机撞毁甚至撞到输电线路。这不但未使得高压输电线路的巡检效率的提高,而且可能带来严重的安全隐患。所以采用无人机巡检对高压传输电线路进行巡检时会有一些不确定性。同时输电线路RTK三维激光自动巡检数据的解析,也是非常耗时的事情对于解析电脑显卡要求很高。在无人机巡检时会出现很多难以预测的问题。因此有必要对无人机巡检技术进行改进和完善,从而达到更好的巡视要求。

3无人机巡检技术在高压输电线路中的应用策略

3.1深化无人机巡检作业,提高巡检效率

随着输电线路巡检范围的不断扩大,巡检所需的实用性、稳定性、安全性等要求在不断提高,无人机巡检出现刚好满足了这些需求。以500kV、800kV、±500kV、±800kV高压交直流输电线路周期巡视而言,正常巡视为例,传统人工巡视或巡检一天最多完成6基左右的杆塔巡检。无人机巡检一天最多完成40基左右的杆塔巡检。熟练的电力无人机巡检员操作无人机完成1基杆塔的巡检仅需23min左右,效率是人工巡检的8~10倍大幅提高电网维护、检修效率,有利于及时发现线路的故障和隐患。通过无人机电力巡检,可以较快速地发现输电线路存在的安全隐患或故障缺陷,第一时间采取有效的应急措施和检修方法。

3.2故障定位和缺陷识别技术

高压输电线路在日常运维中经常受到许多外部因素影响导致线路发生故障。如鸟害、污闪、雷击、树障、大风、导线覆冰等线路危害。若高压输电线路发生故障时,无人机需结合其他检测装置(覆冰在线检测装置)对高压输电线路的故障点分析和判断。无人机飞行中还要综合检修人员的相关信息,关联高压输电线路所处区段气象信息。在发生故障时快速反应将线路跳闸的故障范围缩小,还可缩短故障寻找的时间。无人机在进行运维检修时要对高压输电线路进行缺陷识别。高压输电线路的缺陷包括输电线路电压等级、塔头、塔身、导地线、防震锤、均压环、支撑架、调整板、导线、间隔棒、OPGW复合型光缆、绝缘横担、绝缘子、航检牌、杆号牌、电力金具、杆塔基础等及其他附属设施。在对这些装置进行检查时,无人机要识别其可能存在的缺陷,如高压输电线路铁塔可能存在着腐蚀点或者存在着基础开裂情况、输电线路的绝缘子损坏等等。

3.3输电线路的巡检

无人机电力巡检在电网中主要是线路巡检和RTK三维激光自动巡检,电力巡检员操纵无人机,无人机云台摄像头获取输电线路的视觉图像,并将图像发送到遥控器或地面工作站,判断输电线路故障位置,并将导航命令发送回无人机,以保持传输线故障的位置。无人机由电力巡检员操控制,外部感知由安装在无人机底部的防碰撞激光雷达获取。输电线路故障定位根据导线位置计算摄像机的位置,并将地理参考信息作为备份和对未来故障巡视工提供支持。无人机导航策略包括两个阶段:电缆巡检和输电铁塔的巡检。无人机视觉定位系统专注于第一个阶段。如输电线路巡检后如何定义和巡检故障,其中导线的安装弧垂与电力部门规定的弧垂允许误差不可超过±5%,树障是通过测量树木与线路带电部分的距离即树木净空,由此来判断树障的危急程度。输电线路穿越房屋、建筑、果树、林木、河流等物体,称为跨越允许误差不可超过±8%,通过这种方法能够提高输电线路检测和故障诊断能力。当无人机靠近电气塔时,系统将被禁用,切换到手动模式。最高速度为75公里每小时。然而,该研究将该速度限制为25公里每小时,以增加电力线检测的概率并减少模糊效果。无人机的自主飞行时间为30分钟。如果无人机检测到电池电量低,车辆将在两种飞行模式之间进行选择:着陆(尝试使无人机直线下降)或返回发射(无人机从当前位置导航到在初始位置上方悬停),具体取决于到起点的距离。监测提取的输电线路信息存储在16GB的内部存储器中,并以数据包的形式定期发送到配套计算机,以防止出现问题。为了执行这一过程,无人机配备了基于发射机/接收机433MHz和用于遥测操作的无线连接的通信系统,以及用于图像传输的发射机/接收机5.8GHz。

结束语

无人机电力巡检技术在高压输电线路巡检工作中有巨大优势。因为其包含了很多智能化自动化的先进技术,所以应该大力推广使用无人机电力巡检技术,将其更好地运用于高压输电线路巡检工作中。就当前的发展状况来看,仍然有许多问题有待于进一步探讨和研究。科技人员和电力巡检人员要加强沟通与交流,才能让无人机电力巡检技术不断改进优化,从而更好地提升高压输电线路电力巡检工作的效率和质量。

参考文献

[1]陈宁兰,林力,韦金华.输电线路无人机巡检路径规划应用研究[J].电工技术,2020(24):65-66+70.

[2]王焕,陈杰.无人机巡检技术在高压输电线路巡检中的实践应用[J].科技风,2020(35):1-2.

[3]侯飞,孙丽梅.分析无人机巡检输电线路技术及应用实践[J].电子技术与软件工程,2019(03):228.

[4]黄谨益.电力输电线路巡检中无人机的应用[J].电子技术与软件工程,2019(01):233.