红外双光无人机在配电架空线路巡视的应用分析

红外双光无人机在配电架空线路巡视的应用分析

刘浩欣

广东电网有限责任公司汕头潮南供电局  广东省汕头市  515135

摘要：红外双光无人机对架空线路的巡视不仅节省人力物力，而且提高了供电企业巡视工作的效率，对供电企业配电运维的发展具有划时代的意义。本文通过分析红外双光无人机在配电架空线路上的应用，主要包括：红外双光无人机对配电设备进行外观巡视；红外双光无人机巡视配电架空线路异常发热点；红外双光无人机在配电架空线路的自动巡航技术应用；开展配电线路人工巡视与无人机巡视相结合的巡视模式。

关键词：红外双光无人机；配电架空线路；巡视工作；应用分析

前言

配网是电力系统的主要组成成分，其连接着主网与电力用户，将输电线路传输来的电能经降压处理后分配给电力用户，起着承接作用。只有当各种电力设备都正常运行时，电网才能可靠的为用户供电。然而电力设备都有一定的运行寿命，随着电力设备的长时间运行，会出现设备老化，性能下降的情况，严重时甚至会引起电力线路永久性故障，降低了供电的可靠性。除此之外，当出现外部原因时也会造成电力系统运行故障，如配电线路由于树木等外因造成对地安全距离不足而引起对地放电的短路故障；或者当配电线路带电裸露部分挂上飘挂物或爬过小动物时极易引起线路相间短路；或者由于特殊原因造成用户用电量激增，造成配电设备的重载或过载现象，降低了电力设备的运行寿命等。因此为了提高电力系统的供电可靠性，电力企业需要对电力线路进行巡视，及时发现存在安全运行风险的电力设备并进行检修或者更换，以及及时处理存在安全隐患的外部因素，进而降低电力线路出现故障的风险，保证供电的可靠性。

然而传统的配电架空线路巡视方式是配电运维人员沿着线路行进，使用测温仪等仪器或者凭肉眼对电力设备进行观察判断，这种巡视方式不仅耗费大量人力物力，而且巡视效率低下。随着无人机技术的兴起，利用无人机巡视代替人工进行巡视已成当前供电企业巡视工作的主流，无人机巡视解放了供电企业的劳动力，提高了供电企业巡视工作的效率，对供电企业配电运维的发展具有划时代的意义。目前供电企业采用的无人机以红外双光无人机为主，本文在此分析红外双光无人机在配电架空线路巡视中的应用。

1  红外双光无人机对配电设备进行外观巡视

当存在平台的电力设备上因小动物攀爬造成相间短路，或者电力设备表面存在裂缝等故障或者隐患时，仅靠传统的巡线方式依赖配电运维人员肉眼观察是难以发现问题的。采用红外双光无人机对配电电力设备进行巡视，利用高清摄像机从高处往下进行拍摄，能够轻易的发现电力设备平台上是否存在异物，或者电力设备表面是否存在裂缝、污渍等易造成电力设备闪络或者击穿的缺陷[1]。而巡视作业人员在地面控制无人机，通过无人机搭载的摄像机传输回来的数据进行观察判断，以此替代传统巡视的登杆观察电力设备或者望远镜远距离观察电力设备。这既保证了巡视人员的作业安全，配电运维人员不用再用传统的方式攀爬到杆顶对电力设备平台和表面情况进行确认，减少巡视时的人员危险情况，又提高了电力设备缺陷的发现几率。

2  红外双光无人机巡视配电架空线路异常发热点

电力架空线路在其本身存在缺陷时，或者连接处接头工艺不达标时，容易在电力线路的这些缺陷点造成异常发热，除此之外，传统节日、夏天等用电高峰期，电力设备容易因重载甚至过载出现异常温升,特别是变压器和断路器等配电线路中重要的关键节点设备，一旦出现温度过高，不仅会缩短电力设备的使用寿命，严重时甚至会导致电力设备内部冷却油沸腾，进而导致电力设备发生永久性故障，而这些异常点仅凭传统的肉眼巡视是难以发现的。红外双光无人机最大的特点是采用了高质量的红外传感器。红外传感器能对电力设备进行测温，对电力设备各个部位利用冷暖色调进行温度标注[2]，从而发现电力设备异常发热的隐患点和缺陷点，并且能返回带温度数据的照片或者视频等多种数据形式，以供后续配电运维人员进行分析，能得到更加精准的配电线路相关运行数据，更加及时的发现隐患点或者缺陷点，更大程度的提高巡视的效率。

3  红外双光无人机在配电架空线路的自动巡航技术

智能电网是南网发展的主要方向，要想实现智能网，就必须将现阶段的工作模式数字化，利用数字技术建立一个模拟的数字电网对实际电网进行数字化管理。实现智能电网，巡视工作自动化将是其中一个重点方向，将无人机巡视技术应用到自动巡视工作建设中，建立一套全新的无人机自动巡视技术。现阶段供电企业利用云采集三维建模技术，对各自辖区内的架空配电线路进行数字建模。供电企业把测绘行业专用的倾斜摄像技术应用到架空配电线路的数字建模上，利用无人机搭载先进的测绘专用摄像镜头对架空线路进行全方位多角度拍摄，并进行全线覆盖式采集数据，从而获得一个精确的配电架空线路三维模型。建立完配电架空线路三维模型后，采用无人机机巢技术对无人机自动巡视进行全面管控。无人机机巢作为一个控制终端，负责接收巡视任务，按既定的巡视路线控制红外双光无人机进行日常巡视和特殊巡视，对主要电力设备进行测温、拍照，并将测量结果上传系统，以供后台配电运维人员进行分析判断。红外双光无人机搭载着最先进的红外传感器，红外传感器除了具有测温功能，还能利用红外线发射到接收的时间计算无人机与障碍物之间的距离

[3]，利用这一原理，可以在红外双光无人机自动巡航过程中进行自动避障，提高自动巡视的安全度。而红外双光无人机配备有自动返航功能，能够在电量不足时返航充电。至此，无人机自动巡视工作便可实现一键式启动，实现日常巡视、监察性巡视、故障巡视等多种巡视工作，对配电架空线路实现精细化管理和全覆盖自动化管理，对加大工程黑点的管控力度，能更好的提高供电可靠性。

4  开展配电线路人工巡视与无人机巡视相结合的巡视模式

红外双光无人机自动化巡视虽然很大程度上减少了配电运维人员的工作压力，提高了巡视效率，但现阶段无人机在巡视上的应用仅限于对存在隐患或者缺陷的电力设备进行拍摄和测温，然后上传后台以供后续配电运维人员进行判断，无人机自动巡视系统对缺陷和隐患的判断仍存在很大的提升空间。因此，现阶段的架空线路巡视工作不能完全依赖于无人机巡视，应当加大推行以无人机巡视为主，配电运维人员人工巡视为辅的综合巡视模式。无人机巡视利用现阶段的技术最完善的红外双光无人机对配电架空线路进行巡视，对重载或者过载电力设备进行测温拍摄以及对线路潜在的缺陷点进行拍摄，而配电运维人员在此期间应加大对无人机传回的照片或者视频进行分析和排查，及时对发现的缺陷或者隐患进行处理。与此同时，应当加大无人机巡视对各类缺陷、隐患以及故障的判断能力的研发，提高问题点的自动判断能力，提高筛选出的问题点的准确性，以此提高无人机巡视自动化的程度。

5  总结

本文通过分析红外双光无人机在配电架空线路上的应用，主要有以下四个方面：红外双光无人机对配电设备进行外观巡视；红外双光无人机巡视配电架空线路异常发热点；红外双光无人机在配电架空线路的自动巡航技术应用；开展配电线路人工巡视与无人机巡视相结合的巡视模式。红外双光无人机对架空线路的巡视不仅节省人力物力，解放了供电企业的劳动力，而且提高了供电企业巡视工作的效率，对供电企业配电运维的发展具有划时代的意义。但现阶段的红外双光无人机架空线路巡视系统仍有一些不足之处，在技术层面上仍有进步空间，供电企业应当加强相关方面的研究，同时培养无人机巡视专业的相关技术人才，只有在技术水平和技术人才均完善到位，无人机巡视工作才能更好的开展。

参考文献：

[1]李游,龙伟迪,魏绍东.基于微型红外双光机载装置的变电站无人机巡检系统研究[J].湘潭大学自然科学学报,2020,42(5):118-126.
[2]童若冰,屈艳良,刘庚,等. 关于无人机与红外热成像技术在供热行业应用的研究[C].//首届中国供热学术年会论文集.2018:113-118.

[3]郑腾龙.基于深度学习的无人机电力巡检障碍物目标检测与避障系统[D].天津:天津工业大学,2021.