输电线路无人机巡检技术应用现状及相关问题分析郑楠

输电线路无人机巡检技术应用现状及相关问题分析郑楠

郑楠

（国网山西省电力公司检修公司山西省太原市030100）

摘要：在社会经济发展的同时，我国电网建设的速度也在日益加快，传统的电网巡检模式已经不能有效的满足当前电力发展的需求。在电网巡视工作中运用无人机技术应用可为其工作提供一定的便利性，同时有效的提高电网巡视工作效率。笔者根据自己工作经验，首先阐述了无人机在输电线路巡检中的优势及不足，并对无人机巡检输电线路技术应用及发展前景进行了深入的分析，旨在进一步帮助电力电网的维修及巡检。

关键词：无人机；巡检；输电线路技术

1无人机技术的概述

1.1技术要素

一般情况下，四旋翼无人机（M4R）和遥控直升机（UH）是专门用于输电线路巡检工作的，其中M4R主要由地面站和M4R无人机两部分组成，M4R是采用4个旋翼对称分布形成的气动布局，具有良好的悬停、起降能力，M4R可以携带无线微型高分辨率图像采集设备、无线图像传输设备等，能采集高清晰输电线路的特定目标，同时还能实现远程传输。UH主要由地面摄像监视与操控系统、影像采集传输设备、减振悬挂装置、遥控直升机本体等组成，UH在飞行过程中，能采集输电线路的目标视频图像，并通过无线图像传输设备传输到后台，这样工作人员就能及时判断输电线路存在的故障。

1.2功能概述

M4R无人机在巡检过程中，会直接受到地面站的引导，沿着输电线路飞行，在保持与输电线路的安全距离下，达到设备附近，M4R无人机的主要功能是自主悬停在特定的空间位置中，确保在最合理的角度进行图像拍摄，在对图像采集设备和被检测设备进行调整时，工作人员可以通过调节M4R的减振云台和航向完成。UH无人机是通过人工遥控飞行到输电线路附近，在保持与输电线路安全距离的前提下，悬停在设备附近，然后实施图像采集及传输。M4R地面站的主要功能是保持与M4R无人机的遥控遥测通信，并引导M4R无人机飞行到预定的位置。地面站还具有接收无人机传输检测图像、控制无人机云台状态、控制飞行状态等功能。

2无人机巡检输电线路技术应用的优势和劣势

2.1无人机巡检输电线技术应用优势

在无人机巡检输电线技术运行过程中，最基本的技术支撑就是自主导航飞行技术以及自助悬停技术，这两项技术能从根本上提升整体项目的运行效率和价值，确保运行结构的安全完整。不仅能确保输电线路具备防碰撞的自我保护能力，也能实现巡视和检测任务，并且能最快地寻找出线路中的故障点，特别要注意的是，在特殊天气中，两种技术能有效保证巡检数据的完整科学。另外，无人机巡检输电线路项目运行过程中，飞行控制技术和自主悬停技术能实现自驾和手动两种模式，也就是说，在无人机悬停操作过程中，管理人员能借助高清监控录像对输电线路进行及时的检查，从而对数据进行有效汇总，确保数据的优化处理。当手动操作无人机时，无人机能按照操作人员设定的路线集中检查，从而确保其能对特殊圈定的路线进行集中处理和巡检。

2.2无人机巡检输电线技术应用劣势

任何项目在发展的过程中，除了具备相应的技术特色，还会遭遇一些问题和不足，特别是时间节点问题，利用无人机巡航进行操作，时间会比较短，而且工作运行不会受到无人机体积的影响。本身电池容量比较小，这就会对巡航任务造成一定的影响，在实际任务推进的过程中，临时出现的时间问题都会造成项目推进进度受损。另外，无人机的实际控制范围比较受限，一般维持在1000m左右，若是超出范围，无人机的巡检数据会失去准确性。加之无人机项目不能对收集到的图像进行有效的缺陷分析，这也就导致图像在传递的过程中不能进行及时性的纠正。

3无人机巡检输电线路技术应用

3.1常规应用

其主要是指对输电线进行常规的巡检，供电公司的技术部门依照输电线路的巡检计划，对其进行常规性和周期性的巡检。数据的收集、现场地形优化探查以及线路走廊的实时监控这些都是日常巡检的主要内容。电力公司工作人员由于受地形因素的影响，很难近距离的接近杆塔，所以根本无法细致的观察线路，同时也很难发现电路所存在的各种问题，这对输电线路的安全及输电线路的巡查效果都造成极大的影响。自从无人机巡检作业得到有效的推广，使其诸多的供电公司都从自身的实践情况出发，充分的利用无人机巡检输电线路设备及技术对积极的开展的线路的巡线工作。比如，某供电公司为更好的巡检山区的输电线路，曾购买了5台大疆精灵4无人机和9架大疆S900无人机，使用至今无人机巡检了数百公里的输电线路，巡视输电杆塔600余基，并查找出缺陷100多处，有效的实现了无人机巡查的常态化。将其运用到输电线路的常规检查中，其优势体现的非常的明显，能有效的将航线动态规划系统及GPS定位导航系统结合起来，于此同时也将实际需求和模块化设计结构有机的融合在一起，实行自控结构优化，进而有效的降低电网故障巡检的风险和成本，极大的减轻工作人员的负担。

3.2雷击故障检查

无人机巡检输电线路技术故障的应用，主要体现对雷击故障点查找。据调查显示，影响输电设备及线路安全的关键因素就是雷害，其中在输电线故障中雷击跳闸而引起各类故障占据了很大的比例。其最容易引起绝缘子闪络放电，而后果就会导致绝缘子导线挂点铁构件融化堆积，绝缘子与其体表的釉层分离，网状裂纹会逐渐布满玻璃体外表，或者是烧伤其绝缘子，有些时候绝缘子闪络会在表面上留下十分明显的烧伤痕迹。通常情况下，凭借肉眼很难发现其金具和绝缘子串存在的问题，即使是使用人工登陆检查，也有存在着一定的盲区，将其无人机巡检输电技术应用到其中准确的找到其故障点。

3.3特殊、细微缺陷巡检

其主要表现在，借助电力技术参数对其电路的特殊区域和情况进行巡检，或者是一些区域中的杂物处理及清除。于此同时，在有些时候无人机巡检输电线路技术的特殊应用，还要辅助相关工作人员对其电路工程放线，其主要的工作原理就是在无人机上配备陀螺稳定红外线成像仪设备以及可见监视器，对其输电线起到一定的检测作用和录像作用。

4无人机巡检运行中典型故障原因分析及措施建议

4.1无人机巡检典型故障案例原因分析

（1）案例一为丢星故障。无人机在距塔线较小距离飞行时，有时容易突然丢星，无人机在重新定位过程中位置晃动，撞击塔线导致摔机。经过事后分析可知，飞行过程中，GPS模块与通讯板的连接线脱落。无人机重新定位过程中，飞控手未及时切换至手动模式接管无人机是无人机出现丢星现象的主要原因。因此，针对上述原因，解决方案包括改进连接线固定措施；优化任务设备，在要求的安全距离下可获取清晰影像；加强应急操控能力等。（2）案例二为动力丢失现象。无人机在巡视过程中，有时出现异常晃动，机体不受遥控器控制，出现翻转，随后动力丢失，呈自由落体坠落。经过分析，造成无人机动力丢失的原因为，电池插头连接时未可靠固定，出现松动现象，飞行时飞控断电。在此建议对电池连接插头进行更换，采用反锁固定方式，可大大降低无人机动力丢失现象的发生机率。经过多次故障分析可知，无人机巡检系统主要技术指标基本固化，技术实现上不存在困难，目前应用中出现的问题基本是厂家生产质量良莠不齐，主要表现为：（1）选用的动力电池性能降低，使用中出现鼓包现象；充放电寿命不满足要求；容量降低，导致续航时间降低等（2）选用的图传、数传链路性能降低，使用中常发生闪断现象。飞行稳定性和可靠性不够；（3）选用的任务设备性能降低，成像质量降低；（4）其它问题，如地面站续航时间不足、任务设备续航时间不足、插接件连接未有效固定等。

4.2措施建议

为了解决上述问题，无人机设备厂商应该结合输电线路具体的运行环境，完善无人机在材料、结构、系统等方面的优化设计，并在生产前进行相关产品定型试验，电力运行部门作为无人机巡检使用单位，更应该对无人机巡检系统进行严格的入网检测和验收，提高无人机巡检系统的可靠性和实用性。

5无人机技术的未来发展

在未来的发展中，无人机巡检技术有着良好的发展前景，首先是性能的改进，应该进一步提高无人机的续航能力，拓展巡检范围，同时提升无人机在恶劣气象条件下的作业能力，保证无人机运行的稳定性；其次是机型的改进，需要针对无人机在线路走廊巡查、故障查找、线路缺陷分析等不同的方面，对无人机的机型进行深入开发和改进，为一个班组配备多种不同型号的无人机，以适应不同环境和不同任务的要求；然后，应该对无人机的具体作业模式进行深入分析和研发，确保其能够真正实现自动化和智能化，在自动控制、自主能源补给以及自主缺陷识别等方面取得更大的进步。

6结束语

输电线路的运行状态对整个电力系统的持续运行有十分重要的意义，做好输电线路巡检工作是十分重要的，将无人机技术应用在输电线路巡检中，能有效地提高输电线路巡检效率，提高输电线路的可靠性，因此，在实际工作中，要加大无人机巡检输电线路技术的应用，从而确保输电线路的正常运行。

参考文献：

[1]杨义.无人机巡检输电线路技术的应用研究.科技创新导报，2018，15.19.27+29.

[2]郑贤龙，汪旭旭，叶鹏涛.输电线路无人机巡检技术应用现状及相关问题分析.电气开关，2018，56.03.92-94.

[3]陈华超，邓百川，张光明.无人机巡检输电线路技术的应用探析.科技风，2018.04.162.