高压输电线路智能巡检新技术

高压输电线路智能巡检新技术

赵晓松

贵州电网公司遵义供电局输电管理二所

摘要：在行业现代化发展的今天，高压输电线路巡检不能再局限在传统的工作模式下，而应该积极将崭新的技术应用起来，如智能机器人，通过无人机与智能机器人的使用，可实现巡检的自动化、智能化。很多地区的输电线路巡检中，无人机与智能机器人的应用取得了显著的成效，随着研究的增多，无人机与智能机器人的功能越发完善，在未来必将在高压输电线路巡检中得到更广泛的使用。

关键词：高压；输电线路；智能巡检

1高压输电线路自动巡检中的无人机技术应用分析

1.1获取输电线路杆塔和部件空间位置

在通过无人机进行自动巡检的过程中，首先需要通过激光雷达设备来实现导线、杆塔和其他部件空间位置数据的高精度获取；然后将已有的输电线路杆塔固定坐标作为依据来规划无人机的巡检作业航线。在具体规划中，需要对单架次无人机的续航时间、信号接收距离等各种影响因素进行综合考虑，以此来实现巡检航线的科学规划。首先，在规划好了无人机自主巡检航线之后，便可将三维激光雷达设备搭载到带有厘米级别定位精度北斗PTK的多旋翼无人机系统中；其次，按照规划好的航线对输电线路和通道进行扫描，从而实现输电线路杆塔与部件等空间位置坐标的准确获取；最后，通过专业软件对获取到的数据进行解算，从而实现三维点云数据模型的形成。在具体扫描中，其覆盖宽度需控制在100 m及以上，激光点云数据的密度平均值应控制在≥400点/m，可以有效确保杆塔、线路、设备等结构的完整性与清晰度，让图像的应用需求得以良好的满足。

1.2 自主规划巡检航线

在对无人机自主巡检中的航点进行设置时，需要将杆塔的三维高精度点云模型作为基础，将杆塔或导线位置的实际拍摄需求作为依据，以此来实现航点位置的合理规划，其中的各个航点都是POS高精度数据，其主要的信息包括云台拍摄角度、高程、维度和经度等。在规划中，对于无人机的自主巡航点，一定要严格根据既定的巡检顺序来进行规划，以此来避免触线情况。其中的航点位置坐标是WGS84坐标系中的经纬度和海拔高度。在飞行平台航向角确定中，需要将PTK记录的航向角作为优先参考标准，而云台俯仰角则是云台和水平面之间的夹角。

在完成了巡检航点的规划之后，需要对其进行人工复核与调整，并将调整好的数据传输到无人机中，使其按照规划的巡检航线来自主进行输电线路的精细化巡检。

1.3 试验飞行和航线调整

在通过无人机进行自主巡检的过程中，当合理规划了航线之后，可通过试验飞行的方式来进行现场杆塔的巡检试验。

在此过程中，需将三维点云模型中规划处的航线作为依据，通过计算机来进行相应的业内操作。同时，在试验飞行的过程中，现场操控技术人员也需对无人机的实际位置及其周边环境情况做到实时观察，在保障无人机巡检飞行试验不发生意外的基础上，使其拍摄获取到的照片与实际的巡检需求相符合，所有的塔基、杆塔、导地线、挂点和绝缘子等的轮廓都应该足够完整、清晰。如果航点不能满足实际要求，则需要将现场的实际飞行情况作为依据，对其进行科学调整。

2高压输电线路巡检中智能机器人的应用

2.1 自主定位

智能机器人在高压输电线路巡检中的应用，同样需具备自主定位的功能，在机器人中配备有云台设备，该设备的存在可辅助巡检任务的完成，此设备不具备自主识别和定位的作用。在机器人的自主定位过程中，需由机器人中的编码器、霍尔计数器、倾角传感器的相互配合来负责，在不同设备的相互协调下，可得到线路信息，算法支持下也就可掌握杆塔的具体位置信息，此信息为空间方面的信息，通过信息处理与转化，能得到高精度的坐标信息。

(1）杆塔定位

输电线路巡检中的智能机器人应用时，杆塔定位是重点性的工作，机器人在运行时，往往存在多个越障动作，在这些动作中，行走路径的坡度并非一成不变，通过坡度变化趋势的分析，也就可完成定位。以直线塔为研究对象，在智能机器人巡检的过程中，一旦机器人碰检防振锤，也就进入了杆塔的穿越环节。对于电力网络来说，架空线多为悬链线，机器人穿越时表现为上坡或者下坡两种状态。当碰检防振锤以后，自动完成坡度值的检测，在得到了坡度值的变化信息后，倾角传感器将返回，呈现正值向负值的变化状态，而在此过程中，中间过渡过程就是直线塔的原点，此点就是地线悬挂点。耐张杆塔与直线杆塔的定位方式一样，定位的适用性强，精度高。

(2）地线定位

杆塔定位结束后需开展地线定位，在机器人的运行过程中，沿线竖直平面上，行走过程包含水平和竖直两个方向，此坐标系为机器人坐标系相对于杆塔坐标系的定位，技术思路与惯导系统相一致，机器人中的传感器，可获取相应的数据并同步实施专业化处理，在不同方向上积分后，也就可得到二维方向上的数据。

(3）机器人坐标变换

机器人坐标变换，是将杆塔上巡检点的坐标标注在机器人坐标系、云台坐标系上的过程，当机器人处于定点巡检状态时，机器人的双臂锁紧固于线上，经由定位过程，也就可得到机器人相对巡检目标点的空间位置信息，与此同时，也可得到自身倾角、摆角的信息，经由对这些信息的掌握，也就可确定在该时刻的位置信息，最后经由空间坐标变换转换到云台坐标系中。杆塔上目标点的信息将直接存储在机器人数据库中，在智能机器人对输电线路开展巡检时，可依据杆塔信息调用相应的数据库，从而将目标点信息转换到云台坐标系中。在云台得到了巡检目标点的信息后，机器人可更具运动本身的运动规则实施对应的变换，在此变换中，云台视场角中心应处于巡检目标点，也就可实现定点巡检。

2.2自主故障诊断与复位

(1）机器人故障分类

智能机器人在用于输电线路巡检时，一旦机器人发生了故障，必然导致巡检工作无法正常开展。因此，对智能机器人来说，自主故障诊断和复位应该是关键的功能，依据对故障处理方法的区别，主要以自恢复故障、可替换故障、需修复故障为主。当出现了可自恢复故障时，机器人中的有关模块可自动排查故障；而可替换故障主要是机器人在出现了故障以后，能够自动采取替换方案，来减小故障所造成的危害；当机器人出现了需修复故障后，机器人一般无法正常使用，需停止巡检工作由人工处理机器人的故障。

(2）机械故障诊断与修复

在智能机器人使用中，机械故障相对常见，这类型故障多表现为机械传动部件之间的约束，这种约束下，机构无法正常使用。当驱动单元驱动展臂机构运动时，智能机器人检测到的驱动器反馈计数，不呈线性变化关系，未产生传感器限位信号，当出现了这一方面的表现后，意味着机器人展臂机构被锁死，在检测到了这一方面的故障后，控制系统停止运行，应由专人来处理。

3结语

应用无人机与智能机器人巡检技术能够精确确定杆塔和线路故障，不仅视角更加广阔，而且效率比人工巡检高数倍。在高压输电线路中广泛应用无人机智能机器人巡检技术能够大幅度提高是输电线路运维管理的实效性。需要根据输电线路运维管理的需求，促进无人机与智能机器人巡检技术的发展，使无人机与智能机器人巡检技术发挥最大价值。

参考文献：

[1]郑健. 输电线路智能巡检系统的设计与实践[D].南昌大学,2020.

[2]王海港,龙洁,李梦雨,杨贵营,鲁华强.输电线路智能巡检系统的研发[J].花炮科技与市场,2020(03):276.

[3]刘姜钧泰,秦丞.输电线路智能巡检机器人系统的研发及应用[J].电子技术与软件工程,2020(08):216-217.