探索输电线路无人机和人工协同巡检模式黄吉祥

探索输电线路无人机和人工协同巡检模式黄吉祥

黄吉祥黄少腾

黄吉祥黄少腾

国网福建省电力有限公司泉州供电公司，福建泉州362000

摘要：随着我国经济的迅猛发展，用电的可靠性受到了人们的关注，为了提高供电可靠性，巡线维护自动化和现代化已日益显示出其迫切性。大力推进无人机智能巡检和移动作业终端等新技术与输电运检工作融合，相关配套技术也得到改进提升，更加高效智能的运检模式代替传统运检模式已成为行业发展必然趋势。基于此，本文主要对输电线路无人机和人工协同巡检模式进行分析探讨。

关键词：输电线路；无人机；人工协同；巡检模式

1、前言

目前国内外对无人机检测的研究主要包括无人机导航技术、飞行控制技术、红外探测技术和通信链路中断系统。然而，当飞机配备机载设备对输电线路铁塔进行检测时，由于机载设备的检测距离可能存在所谓的“盲区”，因此对协同检测的研究较少。国家电网公司发布了《关于传输线直升机、无人机、手动协同巡逻模式试点工作方案的通知》。当三种检测方式协同工作时，由于飞机尺寸和经济因素，载人直升机不适合短距离输电线路和多平行线窄走廊。

2、巡检模式的简介及相应特点

2.1人工巡检模式及其相应特点

人工巡检模式为通过靠人力手持望远镜、背载红外热像仪等巡检设备进行巡检。针对高压输电线路的运行管理模式和常规的作业方式，传统的巡线方式面临的困难有：劳动强度大、工作条件艰苦，而且劳动效率低，遇到电网紧急故障和异常气候条件，线路人员不具备有利的交通优势，这种巡检方式已经不能完全适应现代化电网建设与发展的需求。超、特高压急需先进、科学且高效的电力巡线方式。

2.2无人机巡检模式及其相应特点

无人机是一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操作的无人驾驶飞行器。无人机运用于高压线路巡检是当今电力新技术应用的一个新方向，用于巡线的无人机主要包括3类：小型旋翼机、无人直升机和固定翼无人机。各类无人机有各自的优缺点，决定了其实用范围不同。由于输电线路巡线有其特设要求，因此需要根据需求进行选择合适的无人机种类。

1）小型旋翼机。体积小，质量轻，作业灵活，起降方便，运输条件要求低，但续航时间短，充电时间长，可携带的观察检测设备单一，单次飞行完成的巡线工作量有限。此类机型可配备到巡线班组，跟随班组深入线路现场，完成一些对于人工巡线有困难的任务，比如在人员难以到达的山峰或陡壁上完成线路巡查，对人工巡线是一种有效的补充。

2）固定翼无人机。航程远、速度快，可用于航拍或大面积概况巡查，但因速度过快，无法观察到细节。体积大，质量重，续航时间长，可携带的观察检测设备丰富，巡线效率高，油料补给方便，但需配备大型运载工具，起降需要有专门的跑道，对地面交通状况要求较高。此类机型配合远程控制系统，适用于输电走廊结构简单的长线路高速高效巡线。

3）无人直升机。无人直升机的技术参数介于固定翼与小型旋翼之间，在体积、重量和续航时间等方面能得到较好的平衡，起降方便，可定点悬停，有利于详细观测线路缺陷。可根据具体巡线任务匹配合适的无人直升机，或完成长距离高速巡线，或跟随班组完成特定疑难任务。综合比较各类飞行器的优缺点，鉴于线路四线并行、线路走廊较窄的情况，固定翼、有人机显然不适合于此种情况下的线路巡线。多旋翼无人机存在载重小，搭载仪器能力不足，飞行距离短，抗风能力相对较差等缺点，虽然可以完全代替人力登塔巡查等任务，但无法取代载人直升机进行输电线路的全面巡检；而无人直升机的技术参数介于两者之间，相对于固定翼无人机和多旋翼无人机能够较好的胜任线路的巡查工作。

3、巡检工作面的分析及巡检模式的配合

3.1巡检工作面的划分

根据输电线路巡检具体内容，可按一定规律划分无人机与人工巡检的工作界面，充分发挥两者的特点与优势，达到优势互补、互相配合及提高效率的目的。

无人机巡线和人工巡线可考虑按照高度划分工作面，无人机主要巡查地线、导线、绝缘子串、间隔棒和防震锤等处于塔头高度的故障，人工巡检主要巡查塔头以下的各类故障。即以导线、金具和绝缘子等为观察对象，无人机居高临下采用俯视角巡查，人工使用望远镜进行仰视观察。视角互补的巡查方式能有效发现单一角度所观察不到的故障、隐患。无人直升机进入工作面后，可长时间悬停、贴近巡检对象进行低空飞行；若发动机发生故障空中停车，无人直升机可以利用旋翼自转下滑安全着陆，巡检过程中不影响线路正常运行。

3.2巡检模式的配合

无人机巡检方法有两种情况，最简单的一种为把小型摄像机和照相机固定在吊舱内。对导线和绝缘子进行摄像时，只需一人操作飞机，可在回来后观察录像。一种为巡线方式使用无人机控制数据链，把可远传的可见、红外热像仪的信号传送到监视地面屏幕进行分析，发现可疑端位，可悬停或者来回飞行细查，实时监视和录像可同时进行，飞机飞回后进行分析。对于有些故障疑视点，进行分析之后还不能确定的应配合人工巡检实地检测，必要时需登塔作业。巡检线路时如人工巡检先于无人机巡检，当无人机展开巡检时，鉴于上述的故障疑视点，需要人工巡检返回到故障疑视点，将会影响到巡线的效率。故人工巡检方案的制定应滞后于无人机巡检方案的制定，人工巡检进行塔头以下巡查工作同时兼顾由无人机发现的故障疑视点巡查工作。

某市过境现有±800kV向—上线、±800kV锦—苏线、±500kV葛南/林枫双回等共4条特、超高压直流输电线路，在建一条1000kV淮南—皖南—浙北—沪西交流特高压输电线路。在无人机选型方面，国网电力科学研究院武汉南瑞公司相关人员奔赴进行线路调研，对线路的走向、断面以及走廊宽度进行分析，最后选择了一款最大有效荷载为8kg，最大起飞重量为15kg，旋翼长度为1840mm无人直升机。同时开展了无人直升机和人工配合巡检业务，为了防止出现漏检、复检等现象，制定相应的巡检流程。巡检时，杆塔为主要巡查对象。无人机巡检塔头以上的故障，采取由上往下的巡查顺序，依次检查地线故障、导线故障、绝缘子故障和金具故障。人工巡检为地面巡视工作，同样应制定地面巡检流程。鉴于塔头以下常出现的故障，采取由下往上的检查顺序，依次检查接地类故障、通道类故障、拉线类故障、基础类故障和杆塔类故障。而对于无人机和人工都能照看到的故障，采用视角互补的形式进行双重巡查。

结语

在实现“无人机+人工”协同巡检高度智能化基础上，公司创新研发覆盖输电运检业务全过程的输电线路智能运检管控平台，平台对输电业务所有数据的深度融合，实现运检数据的精准分析和可控预警，为运检管理决策提供有力支撑，实现生产指挥及决策的高度智能化和集约化。同时，通过变革班组架构，各专业班组实现互相补位和专业化运作，有效化解人少设备多的矛盾。输电智能运检模式使设备状态管控能力、班组管理穿透力、运检效率及管理水平大幅提升。

参考文献：

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