无人机在输电线路中巡检的应用

无人机在输电线路中巡检的应用

保斌斌

中国南方电网有限责任公司超高压输电公司昆明局 云南 昆明 650000

摘要：近年来，随着经济的飞速发展和社会的进步，我国输电线路规模逐年扩大，输电线路不仅是生产和生活的能源命脉，也是电网系统的核心组成部分，通过定期对输电线路检查来确保电网系统安全运营。对输电线路的巡视检查能够有效发现线路中的缺陷和潜在的安全隐患，从而使电网系统的稳定性和安全性得到有效保障。

关键词：无人机；输电线路；巡检；应用

引言

近年来，南方电网有限公司不断开展新型巡检技术研究，构建新型智能运检模式，无人机、巡线机器人等先进设备和巡检技术已成为输电线路重要巡检手段。无人机巡检具有受地形限制小、塔头巡检效果好、成本低等优势，在巡检内容和频次上可对人工巡检进行有效协同。随着无人机的大量应用，目前仍存在作业自主化程度低、数据分析智能化程度不足、发展水平不均衡等问题，缺乏任务联动和统一管理，巡检数据没有系统化管理，线路异常依靠人为判断，紧急缺陷通报不及时，造成无法充分发挥无人机的优势，也无法有效提升人员的生产效率。

1应用无人机电力巡检技术的重要性

首先，输电线路周围环境复杂、覆盖范围广。通常，大型电源网络由较多的负荷中心组成。为了确保公用事业具有足够高质量的电力，相关的电力网络也安装在陡峭的地形和恶劣的条件下。因此，输电线路、电线杆、铁塔等运行环境较差，电力传输功能可能会受到削弱，输电线路的检查工作尤为重要。其次，详细分析我国各个地区的电力公司的人员配备情况，各个级别的城市中约有100名输电人员，输电线路绵延数千公里，但在平原上，丘陵和山脉遍布大约相同，每个占1/3。生产一线线路检查的人员较少，受到地形限制，崎岖地区输电线路巡检周期较长、频次较低，诸如维护、检修之类的任务，因此，线路检查工作很难很好地完成。最后，电动无人机是一种新型的电检机，具有许多可靠性能的开发技术，如无线遥控技术和固定水平导航技术，这是当前最先进的技术。无人机出色的远程控制性能可以大大提升工作效率，所涉及的工人不必亲自在困难的条件下检查杆塔、导地线。更重要的是，无人机的检查更加细致。工作人员可以操控无人机对杆塔、金具等进行仔细观察，避免了手动检查过程中肉眼看到的视觉偏差以及光学器件性能而引起的错误。此类应用程序通常基于特殊区域的检查，这是因为无人机具有较低的出行成本、较高的可操作性和出色的安全性能。因此，使用无人机检查高压电力线有效地降低人力资源成本、资源和材料。简而言之，无人机在电力线检查中的应用是可扩展的。

2无人机在输电线路中巡检的应用

2.1无人机安全距离参数传感信息采集节点部署

对输电线路巡检无人机安全距离确定是建立在对输电线路巡检无人机的安全距离传感信息采集和特征提取基础上，结合对输电线路巡检无人机安全距离的参数采集和传感网络部署的优化设计，通过大数据信息采集技术，实现对输电线路巡检无人机安全距离参数估计，提高输电线路巡检过程中无人机的安全航行能力，同时提高检测的精度。构建输电线路巡检无人机安全距离参数的大数据融合调度模型，通过动态参数寻优，实现对输电线路巡检无人机安全距离确定。

2.2无人机自主精准降落

无人机实现完全的自主化作业，其中需解决的一项关键的技术是“无人机自主精准降落”，只有实现该技术，才能保障无人机的安全回收和循环作业。对网络参数和结构进行适应性的改进，用图像识别的定位技术识别无人机机场停机坪标志，通过对采集的摄像头图像进行实时分析识别，计算出无人机当前的相对位置，并使无人机自动调整飞行姿态和角度，从而精准地降落在标志物上。无人机执行巡检任务后，准备返航，管控系统计算附近的机场位置、机场空闲状态，并返回离无人机最近的机场坐标到无人机机载计算平台，同时通知对应的返航机场就位。无人机以预定的高度和飞行速度飞向返航机场，到达返航机场坐标上空，下降至30ｍ高度悬停待命。接着，控制可见光相机旋转至正下方角度，机载计算平台的图像识别模块对机场降落标志进行识别，如成功获取降落标志焦点，则继续降落直至降落成功，否则，机载计算平台控制无人机飞往机场预设紧急备降点，管控系统发送信息提醒相关责任人进行处理。

2.3数据获取

为了保证激光点云数据的点密度和完整性以及电力线路的安全要求，无人直升机在作业时需避免在电力线路设施的正上方飞行，在垂直和水平方向均要偏离输电线路设施一定的安全距离。同时，为了数据的质量以及获取输电线路两侧的区域信息，此次作业采用双侧巡检的方法，此次巡检扫描输电线路宽为180m，旁向重叠为100m，重叠度约为56%;此方法不仅能保证采集到高质量的数据，也使飞行作业安全得到了一定的保障。通过巡检对测区内的输电线路以及塔杆进行无人机影像检查，通过无人机影像可以清晰地看出，影像中的塔杆完好，绝缘子未破损，金属器件未发现异常，周围植被不影响输电线路的工作。

2.4输电线路巡检无人机安全距离参数估计

为避免干扰传输线数据向输电线路巡检无人机保护装置发送误动信号，可在数据处理芯片中设计响应程序，及时控制输电线路巡检无人机保护装置启动元件，检测到线路中出现故障电流，同时开启输电线路巡检无人机保护装置电源。在处理输电线路高频信号时，DSP模块存在着信号极值分类问题，当信号频率达到最大值时，需要保证输电线路巡检无人机保护装置内的波形故障检测能将信号逐个分解，当信号频率达到最小值时，需要设置故障检测阈值以完成对干扰信号的识别，并在输电线路巡检无人机保护装置内完成信号质量的自检，自检合格后，启动保护动作程序，如果自检信号质量不合格，则断开DSP外部的信号输出，在输电线路巡检无人机保护装置内巡检，自检合格后再启动保护动作程序。

2.5无人机自主巡检技术应用

无人机自主巡检系统已在南方电网有限公司输电线路试点运行，配置无人机、无人机固定机场和无人机运维管控系统，实现了无人机一键自主巡检、精准起降、精细化巡检、远程监控等电力巡检任务。系统投运至今已多次执行常规化巡检任务，自动完成数据分类存储和生成巡检报告，实现了巡检的全过程管控，推进了巡检数据分析应用的精细化和精益化管理水平，提升了无人化作业能力，具备一键启动巡检任务，实现对巡检过程的远程视频直播、实时监控以及巡检数据的自动分析处理。

2.6正射影像制作

正射影像具有一定的几何精度，其中包含丰富的图像信息量，并且数据结构较为简单，具有良好的可读性。生产周期短、低成本以及高效率等优势使正射影像具有广阔的应用前景。因此使用正射影像辅助输电线路巡检，可更加直观地显示效果，提高工作效率。获得航摄资料后，对航摄数据进行畸变差纠正，空三加密后通过镶嵌技术对影像进行拼接，以此保证影像不会出现变形、发虚现象，生成的正射影像以TIFF格式存储，测区制作的部分正射影像。

结语

在未来，无人机技术检查高压电力线将变得很普遍。但是，我国目前的无人机技术水平有限，无人机巡检过程中仍然存在一些问题。因此，我们需要在使用中不断修正，并进行针对性的研究，以使无人机更好地满足输电线路运维与检修的需求。

参考文献

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