输电线路无人机巡视分析及推广应用

输电线路无人机巡视分析及推广应用

作者：吴利强

来源：《科技资讯》2017年第03期

摘 要：近年来随着我国电力建设的快速发展，输电线路资产规模增长迅速，为了保证可靠的电力供应，必须对输电线路巡视，及时发现缺陷和隐患并予以消除，确保输电线路安全稳定运行，针对线路巡视问题分析传统人工巡视和无人机巡视的特点，并阐述无人机在输电线路巡视过程中应用的特点、意义和关键技术。 关键词：无人机 巡视 输电线路

中图分类号：TM755 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）01（c）-0057-02 随着电力事业的不断发展，输电网规模越来越大，设备越来越多，而且80%以上位于远离城镇、远离交通干线、人烟稀少的高山大岭地区，且需要特维线路占全部线路比重高达20%以上，与线路规模大、运检难度大、质量要求高不适应的是，现有输电线路运检人员的年均增长率不足3%，缺员高达34%，且传统人工巡检模式存在巡检效果差、工作效率低、人工成本高等方面问题，已经不能适应输电线路精益化运检工作的要求，促使巡视的工作量也不断的增加，运行人员工作负荷越来越重，仅仅依靠传统的人工巡视已不能满足输电线路运维的要求。 随着科技的不断发展与进步，高分辨率可见光照相机（摄像机）、高精度红外热像仪、三维激光雷达扫描设备等检测装备丰富了线路运检手段，特别是近几年我国通航领域政策逐步放开和无人机技术快速进步，直升机和无人机搭载专用传感器载荷巡检输电线路得到迅猛发展，并促进线路由传统人工巡维模式向机巡模式转变。与传统人工巡维相比，无人机巡检具有效率高、质量高、不受地形条件影响等特点，是输电线路管理向更加高效、精细、经济的方向发展的重要手段。

1 输电线路传统人工巡维的主要问题

现阶段输电线路巡视主要以周期巡视、故障巡视、特殊巡视为主，特殊巡视又分为季节性防鸟害特巡、防风防汛特巡、防山火特巡、防污闪及重要保供电特巡，目前无论是周期巡视、特殊巡视及故障巡视，大多数情况巡视以地面巡视为基本手段，并辅以带电登塔检查。对于广西、云南、贵州等地区，很多输电线路大多数架设在山地和丘陵的顶部，从巡视要求的原则上来说，线路巡视工作必须做好每基杆塔都必须到位，于是在巡视过程中需要巡视人员爬越山涧或者绕行山脊，才能到达下一基杆塔所在的位置，而且多数处于无人区，山上的路需要巡视人员边走边找，容易遭遇毒蛇、毒蜂以及野猪夹的侵害，尤其是在雨雪或者大雾天气很容易造成人身安全事故，直线档距只有几百米，往往需要一个小时左右才可以到达，对人力、物力都产生了巨大的消耗，所以，我们要迫切研究机巡在输电线路运维方面的应用，来减轻线路班组的工作负荷，降低线路作业的风险，提高线路供电的可靠性。

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2 无人机分类及其应用特点

目前，应用于输电线路巡检的无人机机型主要有固定翼无人机、无人直升机以及多悬翼无人机。

固定翼无人机荷载大，飞行速度快，续航时间长，但是不能进行悬停，该机型一般用于输电线路走廊的整体普查，及时发现线路走廊内违章建筑和高大树木，以及用于灾后应急评估，可为救灾抢险提供第一手的现场资料。

无人机直升机能够定点起飞和降落，并且可以进行空中悬停，但是速度不如固定翼无人机，续航时间较短，不适合长距离巡线，而且成本较高，飞行操作较为困难。

多旋翼无人机飞行机动灵活、操作简单、悬停稳定性高，抵御阵风能力强，可以对线路杆塔、绝缘子串、金具等设备进行图像信息采集，取得图像或视频供技术人员进行分析，也可在线路大型检修作业前进行勘测，提前检查设备状况，便于检修方案的制定。

多悬翼无人飞行器所能完成的输电线路巡检工作可以归纳为五大类：杆塔类、导地线类、绝缘子类、金具类和通道类。

杆塔类主要包括塔材塔身严重变形、破损和倾倒，杆塔存在异物，塔材缺失、标志牌丢失等；导地线类包括变形断股、放电烧伤痕迹、压接管过热、有异物等；绝缘子类包括玻璃绝缘子自爆、合成绝缘子闪络痕迹、电流烧伤、污损、破损倾斜；金具类包括各线夹、均压环、间隔棒、防振锤破损、缺损、变形跑位等；通道类包括通道是否存在超高树木、新建建筑以及其他危险因素。

3 无人机巡检业务分析

应充分发挥直升机、固定翼、多悬翼及人工巡视各自的特点，在分析不同巡视任务需求、线路所处环境特点等因素基础上选取适当的方式开展线路巡检。 3.1 日常巡视

（1）220 kV及以上线路，除人口活动密集区、禁飞区等不适合直升机作业区域外，应开展直升机日常巡视，单次作业应开展可见光巡视和红外测温工作，用于发现线路较为明显的缺陷和外部隐患。

（2）直升机不适合作业区域仍以人工巡视为主，并利用多旋翼无人机替代人工登塔进行精细化检查（禁飞区等不适合作业区域除外）。若人工地面巡视和机巡作业过程中，杆塔局部存在巡视盲区时，应按周期及时安排登塔巡视。部分位于河网、山坡等人员难以接近的杆塔，以多旋翼无人机开展精细化巡视为主，人工巡视为辅。

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（3）35～110 kV线路，由于杆塔高度较低和档距较小，一般采取以多旋翼无人机开展精细化巡视为主，人工巡视为辅。

（4）人工巡视每年至少一次，主要巡视通道和基础、铁塔、附属设施等机巡不易发现的设备缺陷和隐患。 3.2 特殊巡视

（1）防风防汛、防雷、防鸟害、防污、防覆冰、防外力破坏、防山火、防飘浮物、灾情巡视、保供电等特殊巡视（不含夜间特巡），单点或小范围采用视频监控、人工巡视、人员值守、多旋翼无人机、固定翼无人机相结合的方式；整条线路或大面积快速普查推荐使用固定翼无人机（空域、天气满足条件），还可采用无人直升机。 （2）夜间防污特巡由人工完成。

（3）台风、大面积冰灾等灾情巡视，在空域和天气允许条件下以直升机、固定翼无人机巡视为主，多旋翼无人机、人工巡视为辅。 3.3 线路故障查找

以多旋翼无人机为主，人工巡视为辅，必要时可采用直升机。 3.4 检测

线路树障，交叉跨越，对地距离以无人直升机、固定翼无人机搭载三维激光扫描技术为主，交叉跨越、林木速生区开展人工重点复测；红外测温以机巡为主，人工辅助测量；接地电阻、绝缘子零值、污秽等其他检测以人工为主。 4 无人机在输电线路运维方面应用

（1）检查PRTV脱落，佛山输电线路第一高塔，全高177 m，徒手攀登需体力非常充足，且上下需要2 h，作业风险极大。飞行器只需要15 min就可以完成作业，运用多旋翼无人机极大地提高了工作效率，降低人身作业风险。

（2）输电线路纵横交错，经济发达地区，常常容易遭受吊车、水泥泵车等机械的外力破坏，往往会造成线路永久接地故障，严重情况下会损伤导线，可以运用无人机迅速进行故障查找，拍摄照片，进行缺陷定级，确定断股数，判断是否需要停电修补，以及确定处理缺陷的方法。

（3）通过机巡作业，可以有效地收集线路金具、绝缘子以及线路重要交叉跨越等线路档案资料，为大修技改工程立项提供有利的依据，改善线路状态水平。

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（4）机巡作业数据管理。①结合地理信息系统LocaSpaceViewer，平台化管理机巡作业数据。②运用坐标管理应用软件，作业成果自动与设备关联，自动重新命名，无需人工整理，智能化整理数据，极大地提高数据整理效率和准确性。③动生成巡视报告，发布巡视结果。 （5）山火灾情空间测量。在山火燃烧过程中，可以利用飞行器高空俯视，拍摄全图，记录照片的GPS数据，飞行器IMU数据，然后利用空间摄影测量技术，将照片合成，然后生成全幅图，在GIS软件中，可以测量已经过火的面积，着火点距杆塔的距离，以备现场决策指挥。同时，可以拍摄设备受损情况。在明火熄灭后，也可以挂载红外测温仪，高空侦测隐藏小火源，然后逐一灭火，消除隐患。

总体来说，无人机开展山火侦查，既要弥补技术缺陷，也要弥补管理缺陷，具体的作业步骤如下。

第一，山火易发季节，时刻做好战备工作。

第二，一定要使用长续航、翻山性能好的机型不间断侦查设备损伤细节、火势情况。 第三，适时使用红外机型开展侦查，消灭森林过火后隐藏火点。 第四，火势较大时，可以出动变焦机型观察火势细节。 5 结语

通过机巡业务的规模化效应，在提高巡检质量基础上可有效降低人巡频次，提高线路巡检效率，降低线路巡检成本；随着机巡业务中红外测温和三维激光扫描技术常态化应用，有效降低人工红外测温和树障等净空距离测量工作强度，逐步减少红外测温仪和激光测距仪配置；通过开展专业化检测和检修工作，提高线路健康水平和供电可靠性，确保输电线路安全稳定运行。 参考文献

[1] 吕明，罗新.无人直升机线路巡检技术实用化研究[J].湖北电力，2012，36（3）：10-12. [2] 孙毅.无人机驾驶员航空知识手册[M].北京：中国民航出版社，2014.

[3] 林韩，林朝晖，汤明文，等.电力输电线路无人直升机巡视的应用[J].华东电力，2011（10）：1657-1660.

[4] 王旭.四悬翼飞行器在输电线路检测中关键技术的研究[D].北京：华北电力大学，2011.