摘 要：鑒于電力線路巡檢的重要性，介紹了云南電網(wǎng)公司多旋翼無人機及多旋翼無人機巡檢的分類情況，分析了多旋翼無人機系統(tǒng)及裝備在云南電網(wǎng)500 kV輸電線路巡檢中的應用優(yōu)勢，確保了高壓輸電線路的安全穩(wěn)定運行。

關鍵詞：500 kV輸電線路;傳統(tǒng)人工巡視;多旋翼無人機巡檢

0 引言

我國輸電線路分布點多面廣，特別是高壓、超高壓輸電線路的建設比較密集，造成輸電線路走廊穿越的地理環(huán)境更加復雜，要經(jīng)過大面積的高海拔地區(qū)、水域或叢山峻嶺，給輸電線路維護和巡檢帶來了很大的困難，并且隨著輸電線路的快速增長，傳統(tǒng)的人工巡視方法已無法滿足運維需求。云南河流眾多，水利資源豐富。據(jù)不完全統(tǒng)計，云南水電裝機容量為6 096萬kW，位居全國第二，南方五省第一，云南電網(wǎng)的運行水平對我國“西電東送”戰(zhàn)略工程有重要影響。云南地區(qū)地域復雜，氣候多變，高山、高海拔地區(qū)的輸電線路巡檢工作艱巨，是南網(wǎng)五省中運維難度最大的。因此，使用多旋翼無人機對500 kV輸電線路進行巡視已成為云南電網(wǎng)輸電線路巡視必不可少的方式之一。

1 電力線路巡檢的重要性

輸電線路是電力系統(tǒng)的重要組成部分，如果將整個電力系統(tǒng)比作一個人的話，輸電線路相當于人的主動脈，其安全可靠運行直接關系到一個國家經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展。但是，輸電線路由于長期暴露在自然環(huán)境中，不僅要承受正常機械載荷和電力負荷的內(nèi)部壓力，還要經(jīng)受污穢、雷擊、強風、滑坡、沉陷及鳥害等外界侵害，造成輸電線路上各元件的老化、損壞，降低絕緣子絕緣程度，引發(fā)倒桿斷線等線路故障，可能導致線路的非計劃停運、變電站失壓等事故，對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行構(gòu)成嚴重威脅。因此，通過對電力線路高效巡檢，及時發(fā)現(xiàn)設備缺陷和危及線路安全的隱患，有效消除缺陷，預防事故發(fā)生或?qū)⑹鹿氏拗圃谧钚∮绊懛秶鷥?nèi)，是保證電力線路及其設備安全的有效手段。

2 多旋翼無人機系統(tǒng)及裝備在輸電線路巡檢中的應用

2.1? ? 云南電網(wǎng)公司多旋翼無人機的分類

云南電網(wǎng)公司多旋翼無人機的分類執(zhí)行國家相關標準，具體按照空機重量和起飛全重分為9類，如表1所示。

2.2? ? 南方電網(wǎng)公司對使用多旋翼無人機巡檢的分類

正常巡視是指利用無人機代替人工進行的線路正常巡視，正常巡視應結(jié)合正常巡視計劃進行。為保證線路安全運行，將人巡與機巡缺陷進行對比分析，全面評估巡檢質(zhì)量、效果，要求上一個巡視周期內(nèi)開展過無人機巡視的區(qū)段，在下一個巡視周期必須開展人工巡視。使用多旋翼無人機對500 kV仁銅甲線進行正常巡視如圖1所示。

特殊巡視是指利用無人機代替人工進行登塔巡視、重要部位精細化檢查、隱患點監(jiān)控等專項巡視。特殊巡視應結(jié)合工作站特殊巡視計劃開展，該巡視具備電氣部分缺陷檢出率高，減少巡視人員高空作業(yè)量，降低人員高空墜落風險的特點。使用多旋翼無人機對500 kV寶七II回線進行導線線間間隔棒膠套排查如圖2所示。

故障巡視是指利用無人機代替人工進行的線路巡視，以達到及時發(fā)現(xiàn)故障點，準確判斷故障類型，減少巡視人員高空作業(yè)量，降低人員高空墜落風險的目的。使用多旋翼無人機對500 kV草寶線乙線進行故障巡視如圖3所示，發(fā)現(xiàn)絕緣子表面有雷擊閃絡痕跡。

特別作業(yè)是指利用無人機攜帶設備、工器具等進行線路異物清除、檢修、檢測等作業(yè)。使用多旋翼無人機對500 kV草寶線甲線進行導線異物清理如圖4所示。

2.3? ? 高海拔地區(qū)使用多旋翼無人機巡檢的作用

2.3.1? ? 有效降低人員勞動強度

高海拔地區(qū)的輸電線路處于高山峻嶺之間，地形復雜，相鄰兩山海拔高差較大，線路運維條件惡劣，并伴有冰雪、山體滑坡等多種自然災害。人在高海拔地區(qū)，由于受到空氣中氧含量的影響，身體機能有所降低，容易出現(xiàn)高原反應，常見的癥狀有頭痛、呼吸困難、胸悶、惡心、腸絞痛等，長期在高海拔地區(qū)工作會影響工作人員的身體健康。高原地區(qū)人體最大做工能力只有平原地區(qū)人體做工能力的62.2%。特別對于云南地區(qū)來說，除了地貌復雜、山高谷深、溝壑河流縱橫外，很多區(qū)域車輛無法進入，需要巡檢員徒步進入深山老林開展巡視工作，部分線路巡視時需要在野外住宿及飲食，巡檢員在長距離徒步巡檢的同時，還需攜帶大量物品和工器具，在一定程度上降低了巡視質(zhì)量。因此，高海拔地區(qū)輸電線路的人工巡檢，對傳統(tǒng)巡視人員來說是巨大的挑戰(zhàn)。而多旋翼無人機具有小巧靈活，不受起降地形影響的特點，能有效降低人員勞動強度，提高巡檢質(zhì)量。

2.3.2? ? 提高運維質(zhì)量

500 kV輸電線路由于電壓等級比較高，一般鐵塔比較的高大，鐵塔高度在20～120 m，使用傳統(tǒng)的人工巡檢方式很難看清楚鐵塔瓶口以上導地線、絕緣子串類、金具類等存在的缺陷，很難保證實際運維工作質(zhì)量。而通過多旋翼無人機巡檢，可以通過近距離拍攝導地線、絕緣子、金具和塔身各個部位的照片，對缺陷進行分析，確保桿塔各個部位安全運行。據(jù)云南某公司2017年對云南14個地區(qū)500 kV輸電線路缺陷的統(tǒng)計，多旋翼無人機在巡視過程中發(fā)現(xiàn)的線路缺陷隱患檢出率為72.08%，而傳統(tǒng)人工巡視缺陷的檢出率為18.02%，多旋翼無人機巡檢比傳統(tǒng)人工巡視高出54.06%。

2.3.3? ? 有效減低運維成本

傳統(tǒng)的輸電線路巡檢方式完全靠巡檢人員步行巡檢，特別對于高海拔地區(qū)，相鄰兩山海拔高低相差較大的輸電線路一天的巡檢量很低，根據(jù)云南某公司14個運維站的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，一般兩人一天最大巡檢基位數(shù)為15基，而如果使用多旋翼無人機巡檢，則一天兩人最多可以巡視50～60基，為傳統(tǒng)人工巡視的3～4倍。根據(jù)對某公司14個運維站2018年運維成本初步估算統(tǒng)計，使用多旋翼無人機巡檢將比使用傳統(tǒng)人工巡檢節(jié)約運維成本1 056.58萬元。

2.4? ? 多旋翼無人機裝備在輸電線路巡檢中的應用

隨著科學技術的發(fā)展以及制造業(yè)的進步，多旋翼無人機在電力巡檢中可攜帶的設備越來越豐富。在硬件方面從最早的只可攜帶可見光設備，已發(fā)展成目前可攜帶模塊化的三維激光雷達、紅外熱像儀等設備。在軟件方面，從最早的需要人工進行操作，發(fā)展到了目前可以自主巡檢、進行缺陷的自動識別與分類等。

使用多旋翼無人機搭載可見光設備，可有效降低巡檢風險，提高巡檢效率，降低巡視成本。特別是針對高電壓等級輸電線路來說，由于鐵塔高度較高，人工巡視時金具部分很難看清楚，而多旋翼無人機搭載可見光設備后，可以近距離觀察輸電線路電氣部分，但目前在使用多旋翼無人機搭載可見光設備進行電力巡檢過程中，存在有效留空時間短，飛行距離受到遙控器圖傳和數(shù)傳限制，導致頻繁選擇起降點，巡視效率不高的問題。此外，如果飛機拍照時距離輸電線路過遠，則可能存在采集到的數(shù)據(jù)不清晰，而過近則多旋翼無人機GPS定位受電磁場干擾，威脅多旋翼無人機飛行安全的問題。同時，由于可見光采集回來的數(shù)據(jù)大都由人工進行判別，容易出現(xiàn)漏判、誤判的問題。多旋翼無人機搭載可見光設備進行巡檢時，常常受到拍攝角度、自然光線的影響，使拍攝的照片不清晰或內(nèi)容不全面。

使用多旋翼無人機搭載三維激光雷達時，通常用來對輸電線路進行通道巡檢。由于目前多旋翼無人機基本使用電池作為能源，存在續(xù)航時間短的問題。目前唯有通過不斷優(yōu)化巡視航線的方法，有效利用多旋翼無人機的留空時間，不斷提高巡檢效率。

使用多旋翼無人機搭載紅外熱像儀設備時，一般用于輸電設備迎峰度夏前和迎峰度夏期間壓接管的溫度測量，以保障輸電線路的安全運行。但在使用過程中，存在高溫時溫度檢測準確度不高，拍攝測量時受環(huán)境溫度影響較大的缺點，目前只有通過調(diào)整拍攝角度，盡量避免環(huán)境溫度對檢測造成影響。

3 結(jié)語

云南電網(wǎng)通過運用多旋翼無人機在500 kV輸電線路中進行巡檢，提高了輸電線路運維質(zhì)量，降低了運維成本和運維強度，提高了運維效率，確保高壓輸電線路的安全穩(wěn)定運行。

收稿日期：2019-12-13

作者簡介：李秉宸（1987—），男，云南個舊人，工程師，從事輸電線路運行維護工作。