输电线路无人机自主巡检方法研究与应用江门供电局，

输电线路无人机自主巡检方法研究与应用江门供电

局，

林明辉

摘要：无人机自主巡检关键在于自动获取“无人机巡检轨迹航线”数据，而当前学术领域对该方向研究大部分集中在轨迹跟踪控制上，对于飞行控制之前轨迹数据获取方式研究相对较少。现有航线学习策略往往是通过飞手控制无人机模拟一段作业轨迹航线，并在飞行过程中通过不断触发、记录位置点状态来获取目标轨迹线路。

关键词：输电线路；无人机；自主巡检；应用

前言

输电线路穿越复杂、偏远的地区，在长期运行过程中极易遭受自然灾害和人为破坏，进而引发严重的电力事故，影响电网安全与稳定运行。随着无人机巡检技术的逐渐成熟，其在电力系统、地质勘探、环境监测等各个领域得到了广泛应用。目前，无人机仍需要专业人员操作，无人控制、完全自主作业能力尚未实现。

1无人机巡检带来的优势

1.1提升输电线路巡检效率

无人机可以由操作人员远距离操作，实现快速飞行、悬停、自动定位、巡航等功能，便捷地监测输电线路中的金具、导地线、杆塔等元器件。通过机身搭载高清摄像设备可以实时将相应影像传回地面测控平台，及时判断线路是否有缺陷和故障点；甚至能通过中继方式把影像传回电网控制中心，对现场灾害和故障对输电杆塔和线路造成的损害及时做出预判，以便制订应对灾害的对策。也可利用高清照相机，在现场拍摄绝缘子串及连接金具中螺钉、销钉、连接板等图片，拍摄完一个杆塔后马上飞到下个杆塔进行图片的拍摄，将图片保存在无人机存储器中，巡检完成后在计算机上查看图片中部件是否有缺陷或缺失。这种工作方式缩短了杆塔和线路的现场巡检时间，提高了巡视效率，同时降低了人工作业风险。

1.2无人机多功能作业

无人机小巧灵活，重量轻，携带方便，操作简单，可以搭载不同检测设备来实现不同的功能。可搭载高清相机和摄像机获取输电线路金具、导地线等元器件的质量缺陷；搭载激光雷达测距等设备来对输电线路走廊下方超高树木、建筑等进行测量，激光雷达测距结果精确度远高于经纬仪；搭载倾斜摄影、激光雷达等设备扫描线路，形成数字模型，以有效掌握线路和线路附近的三维情况，从而对沿线通道有一个立体、形象的了解，方便后期的维护和检修；发生灾害及线路故障后，在无人机的帮助下可以精确定位故障点，故障查找问题迎刃而解；搭载放线支架进行牵引绳引渡放线，在相邻线塔间进行牵引绳的展放，完成输电线路的架设；搭载强光照明设备和喊话系统，在输电线路夜晚紧急抢险中，可以为现场提供视野和指挥通信；搭载喷火设备，可以有效清除输电线路中挂在两相之间的风筝、塑料膜等异物。

1.3无人机作业的标准化

（1）确定巡检类型，根据不同巡检任务需求对巡检拍摄内容做出调整和规定，并针对不同电压等级、不同塔型设定科学、标准的巡检路径、巡检高度；（2）规范和保证图像质量，拍摄角度、距离、比例等符合规范要求，做到图像拍摄的标准化、统一化；（3）在无人机管理方面发布了《架空输电线路无人机巡检作业安全工作规程》（Q/GDW11399—2015），在无人机的巡视技术方面发布了《架空输电线路无人机巡检作业技术导则》（DL/T1482—2015），在无人机人员培训方面发布了《电力行业无人机巡检作业人员培训考核规范》（T/CEC193—2018）；（4）做到了管理规定、巡检技术、功能质量要求、设备分类配置、人员培训各方面都有章可循，有规范、导则可依，形成无人机巡检作业的标准化。

2基于无人机的输电线路巡检技术应用

2.1自主巡检技术

架空输电线路无人机巡检作业操作的时候会由地面操作人员根据自己所看到的以及收集上来的影像资料指导无人机拍摄。自主巡检技术对操作人员的个人操作能力有着较高的要求，且需要根据场地的不同情况来做出相应的调整。在架空输电线路数量较多的情况下，完全依靠操作人员无法顺利完成工作。不仅如此，受技术自身的影响，自主巡检技术在实施应用的时候会出现以下问题；①技术不成熟，无人机每次拍摄角度和位置差别比较大，最终导致拍摄影像的质量高低不一。②地面站的软件没有根据任务需求来采集数据信息。③自主巡检无人机续航存在问题，不具备无人机自动充电、自动收放的功能设备支持。为了能够解决以上问题，需要在现有无人机技术基础上进一步打造出精准定位的模块，如千兆网络、RTK等，并在无人机拍摄领域积极推广现场自适应拍摄技术。

2.2作用安全监控

将飞行数据记录器、无人机巡检业务模块结合在一起，从而实现对无人机巡检事故的快速分析和判定，在无人机巡检出现安全问题的时候就问题发生时间、地点和负责人进行判定，分析问题出现的原因，采取对应的解决对策。

2.3缺陷识别技术和巡检数据

国家电网公司和南方电网公司开始借助物联网技术形式来将无人机巡检数据同步上传到云端系统中，借助图像识别技术、大数据技术、神经网络算法来对无人机巡检数据进行分析，找到当前巡检工作存在的问题，针对问题提出对应的解决对策。

3案例分析

3.1工程概述

就某地区电力公司进行二季度巡检安排，对电力公司内部500kV的线路开展定期精细化巡检。整个线路所在区域的沟河比较多，交通不便，巡检地段塔位为80级，平均档之间的间隔距离为400m，路径长度为34km。

3.2巡检机型号选择

在开展无人机输电线路巡检操作的时候需要对线路本体和附属设施开展精细化巡检，由此要求无人机具备一定的荷载，并采取措施提升设备的精准性。通过开展一系列的需求分析和现场实际情况，使用多旋翼无人机平台搭载可见光和红外线传感器执行这次任务。

3.3巡检模式

按照《无人机巡检作业技术导则》，对大体量、大规模的500kV以上的线路，考虑到单侧飞行无法完全覆盖巡检目标，且容易出现巡检死角的问题，在巡检操作的时候采取双侧巡检模式进行，以线路中心的基本走向为依据，按照安全距离的设定标准来打造出巡检航线。杆塔巡检的时候，相机会按照预设的程序来多角度、自动化的获取杆塔影像信息，由此保证了巡检数据信息的科学性、完整性和有效性。本次预设巡检高度会稍微高出规范的巡检标准，巡检工作中所使用的设备质量为10kg，巡检依托中型无人机系统。为了能够保障飞行安全，设备和巡检线路之间的空间距离为35m，水平距离为30m。

3.4巡检资料的整理和提交

巡检作业一共耗费4h，和传统意义上的人工巡检作业相比，本次巡检作业效率比较高，在巡检的过程中共采集线路影像0.8TB。面对大量的杆塔和影像数据资料，为了能够提升数据的整理效率，在传统人工缺陷识别的基础上创造性地使用基于图像分析的自动化照片识别技术，通过多种手段综合识别。经过本次巡检一共发现缺陷246处，基本上都是一般性的金具缺陷，如缆线断股、缆线松股等。同时，一些塔体还存在鸟窝、塔基损坏现象。标注缺陷之后安排专门的人员审核巡检结果，对塔位的编号、缺陷的类型进行反复检查，检查之后将资料整合到影像库中，并就缺陷信息打造出巡检报表，制作出缺陷清单。

结束语

基于无人机的输电线路巡检技术有效弥补了传统电力巡检短板，使得输电线路巡检满足了新时期的电网巡检需求。文章结合实际情况就基于无人机的输电线路巡检技术应用问题进行了深入的系统说明和分析，并通过一系列工程实践验证了这项技术的高效率、低成本、安全性、可靠性。为了能够更好的发挥出无人机输电线路巡检技术应用优势，在未来，需要相关人员加大对人工智能技术的研究，借助人工智能技术来进一步拓展输电线路巡检领域范围。

参考文献：

[1]吴立远,毕建刚,常文治,杨圆,弓艳朋.配网架空输电线路无人机综合巡检技术[J].中国电力,2018,51(01):97-101+138.

[2]熊勇良,罗志勇,郭宝明.双目视觉定位在无人机电力巡检中的应用[J].集成电路应用,2020,37(04):88-89.