无人机输电线路巡检技术研究

无人机输电线路巡检技术研究

马云武

云南电网有限责任公司文山供电局 663000

摘要：在我国科技不断发展，各领域技术水平逐渐提高的今天，为了确保正常供电，必须及时维修或更换出现问题的传输线，因此确保输电线路检查工作的效率非常重要。无人机在输电线路检查工作中具有很大的应用优势，检查人员可以通过无人机检查输电线路的故障，显著减少了塔架攀登高空作业，有效地减少了工作量。

关键词：无人机；输电线路；巡检技术

引言

无人机具有不受地形环境限制、费效比低的优势，同时无需顾虑飞机意外坠毁导致的机上人员伤亡问题。因此，为了解决巡检的安全性问题，同时为了提高巡检的效率，使用无人机来巡检输电线路成为必然，并且它会逐步取代人工巡检，从而大大提高巡检效率。

1无人机在电力行业的应用特点

（１）使用成本低。无人机体积小、重量轻、成本低，经过专业培训即可上岗操作，大大缩减了对人工的依赖。（２）作业效率高。可突破地形、地势限制，到达人员、车辆无法到达的地方进行数据采集，效率是人工走线检测的数十倍。（３）安全性高。可以避免人工登塔作业、带电作业等可能造成的伤亡。（４）远距离、无接触。可高效准确地采集相关数据，避免与当地居民、利益相关人发生接触，为后续选址、规划、拆迁、施工等提供基础数据。（５）地勤保障要求低，机动性强。无人机起降条件和维修保障要求低，且更加灵活。（６）满足定制化需求。可根据电力行业的需求进行定制化开发，快速提供满足要求的解决方案。

2无人机输电线路巡检技术

2.1适用于清除传输线上的异物

传输线中经常有异物，如果不及时清除异物，将有可能导致传输线击穿和触电。为了避免上述问题，检查人员经常不得不手动清除异物，这极大地增加了检查人员的安全风险，并且清除异物所需的时间较长。无人机在去除传输线中的异物方面发挥了重要作用，当使用无人机去除传输线中的异物时，传统的方法是将两个激光携带到无人机的空中，坡度管模块通过聚光效果燃烧异物。考虑到从激光二极管模块发射的激光是平行的，需要使用凸透镜聚焦光，并且需要使光散焦。在准确燃烧异物的过程中，检查人员必须确保无人机与周围的充电设备保持一定距离，并且异物会在风的作用下晃动，这种使用无人机去除异物的方法较困难，并且去除异物的效率低，需要改进。将电动水平仪、激光模块和控制模块安装在多旋翼无人机上，检查人员可以通过云台摄像机观察异物的位置，可以对无人机进行调整，使激光模块的焦点对准异物的位置，接着检查人员可以使用GPRS远程控制继电器打开激光模块的电源，该模块可以快速燃烧异物，并快速去除传输线中的异物。

2.2电力无人机巡检中的RTK技术

RTK（Real-time kinematic）定位技术又称载波相位差分技术，能够提高GNSS系统定位精度的技术，一般由三部分组成：GPS接收设备、数传系统、实时动态测量软件系统。可实时获得被测站点在指定坐标系中的三维定位结果，将GNSS系统的定位误差缩减到厘米级。目前主流的厂商RTK的定位平面精度可达8mm+1ppm，高程精度可达15mm+1ppm。但是当无人机进入变电站、铁矿等强干扰的飞行区域时，即使无人机使用RTK定位技术，强大的磁场依然会干扰无人机的电子罗盘，使其无法准确判断航向，导致悬停位置发生偏移，增加飞行危险性。针对此种情况，大疆公司创造性地推出了D-RTK高精度导航定位技术。D-RTK技术在电力巡检中的应用，为无人机带来了更强大的抗磁干扰能力与精准定位能力，在电子罗盘受扰后提供精准航向信息，保证定位精度，降低飞行风险、提高作业效率。

2.3无人机续航

无人机续航能力不足是输电线路无人机智能巡检技术中存在的另一关键问题，已严重制约了输电线路巡检的效率。目前，无人机续航时间通常为30min左右。为解决无人机的续航问题，部分地区已开始采用了设置无人机机巢的方法。无人机机巢主要有巡检车改装而成的移动式机巢和固定于杆塔顶部的固定式机巢。其中，移动式机巢可在一定程度上提高无人机巡检的续航时间，但并不适应无人机自主巡航的发展趋势，并且人工、维护等成本较高;而固定式机巢仅需少量的人工干预，更加契合无人机自主巡检的要求，因而具有较好的应用前景。然而，如何将固定式机巢完备地融合于输电线路无人机智能巡检技术中，还有诸多技术难点需要攻克。此外，对无人机进行动态充能是一种更加理想的解决方案。通常这种方式，可直接提高无人机的续航能力，但也存在着一些需要解决的关键技术问题。

2.4电力巡检作业流程

中国基础设施建设对电力线的快速发展和检查工作提出了越来越多的要求和挑战。过去的功率测试策略现在显然已经不再先进，因此使用无人机进行巡检作业至关重要。无人机可以在中低海拔高度灵活移动和飞行。配备专用设备时，它还可以具有定位、拍摄、成像和传输等功能。操作方便，速度快。最重要的是，可以获得信息技术的支持。这样可以有效地完成了复杂地形中的电力线检查任务，大大降低了检查人员的难度。

2.5巢-巢巡检技术模式的创新要点

①建立无人机平台，该平台被称之为无人机后台，它能够全方位长时间远程监控无人机值守机场，即监控“机巢”，而同时它也能同步监控中央控制系统与无人机本体。②建立了机巢配备充电桩，该充电桩可与气象站、数据传输模块等等之间形成联动，保证自动充电、气象监控功能实施到位。同时它也建立了安全防护与状态监控系统，可保证机巢与后台控制中心随时通信，建立数据自动传输功能体系。③建立了中央控制系统，该系统是发射远程指令的关键系统。系统可控制无人机实现自动开机、起飞、遵循已制定好航线完成自主飞行拍照，巡线完毕后自动精准降落。当然，系统还可帮助无人机充电，控制云端数据智能化分析与处理过程，最终处理过成果会自动上传到后台管控中心平台上。④为无人机建立了保姆式的管理平台，合理监控每次无人机的充能充电过程，它为无人机内置了微型PC系统以及5G通信模块，可构建5G远程控制体系，确保无人机在传输数据过程中也能实现自动充能，随时准备投入到架空输电线路巡线工作中。⑤为无人机建立了图像识别模块，该模块主要基于深度人工智能AI系统建立智能识别体系，有效解决无人机可能存在的数据自动智能分析缺陷问题。这主要还是因为模块中运用到了卷积神经网络技术体系，可实现对图像自动识别软件的优化调整，确保无人机在电力巡检过程中有效处理图像，快速识别图像中的某些目标内容，建立目标智能化识别计算体系。整体来讲，图像识别模块是基于“端对端”特征展开的，它所处理的数据都是非线性数据，应用非常灵活。

结语

总体上看，通过在电力巡检工作中连续运行无人机巡检系统，并将北斗导航系统应用于无人机巡检系统，使得无人机线路巡检成为一种更安全、更高效的巡检工作方法。实现电力巡检自动化和信息管理，加快电网智能巡检的速度。

参考文献

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