馮 凱

（國(guó)網(wǎng)保定供電公司，河北保定071000）

0 引言

架空電力線路覆蓋區(qū)域廣、環(huán)境復(fù)雜。目前主流的巡線方法是用望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行人工巡線，效率低，耗時(shí)長(zhǎng)，受地形限制大。而多旋翼無(wú)人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，為電力巡線提供了新的研究方向。

目前國(guó)內(nèi)外電力領(lǐng)域?qū)τ跓o(wú)人機(jī)應(yīng)用于電力巡線的研究，主要有采用固定翼無(wú)人機(jī)進(jìn)行線路設(shè)計(jì)前的勘查工作以及進(jìn)行線路通道狀態(tài)的巡視工作，采用多旋翼無(wú)人機(jī)對(duì)線路桿塔進(jìn)行精細(xì)化巡線等。各網(wǎng)省公司近年來針對(duì)電力巡線也推出了一些無(wú)人機(jī)項(xiàng)目，大多是與無(wú)人機(jī)廠商達(dá)成合作，租用或者選購(gòu)其無(wú)人機(jī)成品進(jìn)行線路巡視，積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)[1]。

1 多旋翼無(wú)人機(jī)巡線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理

多旋翼無(wú)人機(jī)僅僅是一個(gè)能夠飛行的機(jī)械平臺(tái)，必須增加相應(yīng)的功能構(gòu)成完整的系統(tǒng)才能用于電力線路的巡視。進(jìn)行電力巡線的多旋翼無(wú)人機(jī)系統(tǒng)一般包括以下幾個(gè)主要的部分：動(dòng)力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、任務(wù)系統(tǒng)（也可稱為“航拍系統(tǒng)”）等。幾部分通過相應(yīng)的電路與模塊進(jìn)行有機(jī)組合，最終組成一套完整的多旋翼無(wú)人機(jī)系統(tǒng)。

其中，動(dòng)力部分包括提供飛行動(dòng)力的電機(jī)、進(jìn)行速度控制的電調(diào)、提供升力的槳葉、電池組及相應(yīng)的電子線路。控制系統(tǒng)由飛控板、相應(yīng)的傳感器及與控制相關(guān)的GPS模塊等構(gòu)成。通信系統(tǒng)主要由電臺(tái)、數(shù)據(jù)傳輸模塊、圖形傳輸模塊、地面站、操作手柄等部件構(gòu)成。任務(wù)系統(tǒng)主要由拍攝云臺(tái)及數(shù)碼相機(jī)配合相應(yīng)的通信系統(tǒng)構(gòu)成。根據(jù)不同的需要，無(wú)人機(jī)可加載不同的模塊，進(jìn)行功能的擴(kuò)展。

如圖1所示，采用多旋翼無(wú)人機(jī)進(jìn)行電力巡線的原理是：以多旋翼無(wú)人機(jī)為基本平臺(tái)，加載高清照相機(jī)或者紅外檢測(cè)設(shè)備，通過通信鏈路與地面站數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、圖像傳輸系統(tǒng)相連接；由操作人員操作無(wú)人機(jī)飛行至桿塔相應(yīng)位置懸停，從地面站圖像傳輸系統(tǒng)尋找疑似缺陷部位，操作云臺(tái)照相機(jī)進(jìn)行拍照或者紅外檢測(cè)。待無(wú)人機(jī)降落后，取出拍攝的照片，進(jìn)行缺陷確認(rèn)或分析，從而發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的缺陷，制定檢修計(jì)劃，保障線路正常運(yùn)行[2]。

圖1 多旋翼無(wú)人機(jī)電力巡線原理圖

2 多旋翼無(wú)人機(jī)在電力巡線中的典型應(yīng)用

2.1 采用照相機(jī)進(jìn)行精細(xì)化巡線

多旋翼無(wú)人機(jī)在電力巡線中最常見的應(yīng)用是采用照相機(jī)進(jìn)行精細(xì)化巡線。精細(xì)化巡線即工作人員操作無(wú)人機(jī)圍繞桿塔進(jìn)行全方位立體的巡檢，確保面面俱到不留死角，每一處金具銷釘?shù)榷家M(jìn)行拍照，待工作結(jié)束后取出照片進(jìn)行缺陷的查找，為檢修提供資料數(shù)據(jù)。采用照相機(jī)進(jìn)行巡線，發(fā)現(xiàn)的缺陷主要集中在金具螺栓銷釘、絕緣子、導(dǎo)地線、均壓環(huán)、桿塔等位置，能夠發(fā)現(xiàn)細(xì)微缺陷，提高巡視效率[3]。

2.2 采用照相機(jī)進(jìn)行精準(zhǔn)缺陷判定

地面巡視人員進(jìn)行巡視發(fā)現(xiàn)的一些疑似缺陷，由于角度問題，難以拍到合適的照片或者難以確定缺陷類型，可以使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行精準(zhǔn)缺陷判定。

案例：某500 kV線路巡視過程中發(fā)現(xiàn)耐張塔引流板處疑似露出螺栓孔，懷疑缺少螺栓，但地面各角度拍攝照片，均無(wú)法清晰地獲得引流板處缺陷。而登塔檢查，由于耐張塔絕緣子串角度沿著塔身方向，站在塔身上難以看到引流板處缺陷。最終為了判定是否存在缺陷，采用無(wú)人機(jī)進(jìn)行精準(zhǔn)缺陷判定。

無(wú)人機(jī)起飛后，先從塔身外側(cè)對(duì)引流板處進(jìn)行拍照，得到外側(cè)引流板處的照片。再操作無(wú)人機(jī)從兩相導(dǎo)線中間飛入，從引流板內(nèi)側(cè)進(jìn)行拍照，得到內(nèi)側(cè)引流板照片?，F(xiàn)場(chǎng)在電腦上處理照片，得到完整的不同角度的引流板照片。

從導(dǎo)線內(nèi)側(cè)對(duì)引流板進(jìn)行拍照，可看到引流板下方螺栓處確實(shí)存在模糊黑點(diǎn)，疑似缺少螺栓，但可以觀察到引流板之間并不存在縫隙。從導(dǎo)線外側(cè)對(duì)耐張引流板進(jìn)行拍照得到的照片，可見引流板上四條螺栓均存在。最后綜合分析，認(rèn)為該處缺陷可以排除。存在疑似螺栓孔的黑點(diǎn)有可能是導(dǎo)電膏等雜物風(fēng)化所致。后結(jié)合線路停電進(jìn)行登塔檢查，驗(yàn)證了無(wú)人機(jī)缺陷判定的這一結(jié)論。

2.3 采用照相機(jī)進(jìn)行冰雪災(zāi)害巡視

冬季雨雪冰凍災(zāi)害嚴(yán)重，尤其對(duì)于山區(qū)線路，冬季氣溫驟降，并伴隨毛毛雨天氣，極易產(chǎn)生雨雪冰凍災(zāi)害。冬季雨雪后山區(qū)道路無(wú)法行車，巡視人員難以上山，可使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行冰雪災(zāi)害巡視，能夠發(fā)現(xiàn)斷線事故、導(dǎo)地線覆冰狀況、桿塔覆冰變形等缺陷。

2.4 采用照相機(jī)進(jìn)行故障巡視

線路絕緣子一般用來使導(dǎo)地線與桿塔保持絕緣，也起到支持導(dǎo)地線的作用。絕緣子缺陷一般為絕緣子破損，玻璃絕緣子自爆，合成絕緣子傘裙破損、裂紋，絕緣子閃絡(luò)等。對(duì)于玻璃絕緣子自爆，地面巡視效果較好，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)。而對(duì)于線路設(shè)備跳閘后絕緣子的閃絡(luò)，無(wú)人機(jī)巡線能夠更精確快捷地發(fā)現(xiàn)缺陷[4]。

2.5 采用紅外設(shè)備進(jìn)行特殊巡視

多旋翼無(wú)人機(jī)搭載紅外設(shè)備，在高空進(jìn)行紅外測(cè)溫，能夠發(fā)現(xiàn)地面難以發(fā)現(xiàn)的發(fā)熱缺陷，對(duì)于高溫大負(fù)荷期間的紅外測(cè)溫工作具有重要意義。

3 結(jié)語(yǔ)

多旋翼無(wú)人機(jī)應(yīng)用在電力巡線方面具有卓越的性能：采用照相機(jī)進(jìn)行巡線，能夠發(fā)現(xiàn)地面人員難以發(fā)現(xiàn)的隱蔽性缺陷，得到缺陷的清晰照片，為設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供技術(shù)支撐；多旋翼無(wú)人機(jī)進(jìn)行特殊環(huán)境以及災(zāi)害天氣后的巡視，能夠節(jié)省人力登山的時(shí)間以及降低人工登塔的風(fēng)險(xiǎn)，并得到優(yōu)于人工巡視的巡線結(jié)果；無(wú)人機(jī)進(jìn)行缺陷判定，簡(jiǎn)單精確，降低了人工登塔的危險(xiǎn)性，保障了作業(yè)人員的安全；進(jìn)行紅外巡視，也能夠得到令人滿意的巡視結(jié)果。隨著多旋翼無(wú)人機(jī)在電力巡線中的應(yīng)用趨于成熟，經(jīng)驗(yàn)逐漸豐富，必將能夠取得更大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。