陳劍 胡春霞

摘 要：隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷發(fā)展壯大，傳統(tǒng)的人工巡檢方式已無法適應新形勢下輸電線路運行維護要求，以多旋翼無人機為載體的輸電線路巡檢系統(tǒng)正受到越來越廣泛的關(guān)注。在分析了輸電線路巡檢的特殊要求后，從實際出發(fā)，針對目前多旋翼無人機在電力巡檢中的應用提出了一些看法，總結(jié)了當前輸電線路無人機巡檢的諸多特點。

關(guān)鍵詞：電力巡檢;多旋翼無人機;人工巡檢方式;無人機多功能作業(yè)

0 引言

隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷發(fā)展和壯大，全國發(fā)電裝機容量已從2000年的3.2億kW增長到2011年的10億kW，2019年更是突破20億kW達到20.11億kW;全國發(fā)電量從2010年的4.21萬億kW·h增長到2020年的7.42萬億kW·h;同時，全國用電量也隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，由2010年的4.19萬億kW·h增長到2020年的7.51萬億kW·h。

1949年，全國35 kV及以上輸電線路長6 475 km;1978年，全國35 kV及以上輸電線路長23萬km;2002年國家電網(wǎng)公司組建成立以來，電網(wǎng)建設進入快速發(fā)展的新階段。2006年，全國35 kV及以上輸電線路長度突破100萬km;2011年，西藏與西北電網(wǎng)實現(xiàn)異步聯(lián)網(wǎng)。截至2018年底，35 kV及以上輸電線路長度達到189.2萬km，較1949年增長291倍，位列世界第一。

電力線路搭建完成后，需要定期維護、保養(yǎng)線路和桿塔。傳統(tǒng)的輸電線路巡視主要采用人工巡檢方式，即步行巡視及攀登桿（塔）等進行線路巡檢，同時借助檢測人員肉眼及紅外熱成像儀、望遠鏡等設備來對待檢測輸電線路的外觀狀況和發(fā)熱狀況等進行直接觀察，借助測距儀來測定輸電線路的安全距離是否滿足安全規(guī)范和要求。隨著輸電線路規(guī)模不斷發(fā)展、范圍不斷擴大，在野外環(huán)境下，受地形環(huán)境、天氣條件等因素影響，人工巡檢方式不僅工作強度大、工作條件差、存在人身安全風險，同時巡檢準確度和巡檢效率還會受到所用檢測設備以及輸電線路所在地形等因素限制，從而影響輸電線路巡檢作業(yè)的順利開展。

而采用無人機進行巡檢作業(yè)受地形、環(huán)境等因素影響不大，能夠有效彌補傳統(tǒng)人工巡檢作業(yè)存在的不足，大大提高輸電檢修和運維的效率，且許多工作能在完全帶電的環(huán)境下完成。無人機在電網(wǎng)巡檢工作中的應用，為電網(wǎng)運檢維護提供了一條高效、安全、經(jīng)濟的新途徑。

1 無人機應用于架空輸電線路巡檢不受傳統(tǒng)條件限制

1.1? ? 不受地形地貌的限制

借助無人機巡檢輸電線路，巡檢人員不用接近輸電桿塔和輸電線路，可以遠距離甚至在超視距的情況下操作無人機，不會受到巡檢線路所在陡峭山區(qū)地形和多河流地貌影響，利用無人機來近距離、多方位、多角度地對輸電線路中的絕緣子、導地線、金具等設備進行觀察。

1.2? ? 不受天氣條件或地理氣候環(huán)境的限制

對于霧霾、大風、陰雨等比較惡劣的天氣或高海拔高寒地帶氣候條件比較嚴酷，人工無法作業(yè)的輸電線路地段，可以借助無人機來開展日常、故障、特殊線路巡檢作業(yè)。利用無人機機動性能好、靈活性好、生存能力強、安全性較高、使用方便等優(yōu)勢來代替巡檢人員作業(yè)，克服惡劣天氣和嚴酷氣候?qū)ρ矙z作業(yè)的影響。

1.3? ? 不受巡視桿塔金具大小和安裝角度的限制

輸電桿塔上的眾多金具大多具有體型小、安裝角度特定、難以觀察等特點，在人工巡檢作業(yè)中，巡檢員會采用望遠鏡進行觀察，但桿塔上的銷釘很小，巡檢員要遠距離觀察銷釘?shù)臄嗔押腿笔в幸欢y度。輸電桿塔上部分螺栓和螺帽安裝在金具上部，在桿塔下很難觀察到。

無人機是貼近桿塔飛行進行巡視，可以利用無人機操作靈活、控制簡單的優(yōu)勢近距離觀測眾多較小金具，并且圍繞輸電桿塔多方位、多角度地拍照;還可以利用高清相機采用變焦功能來獲取高清和局部放大的圖片[1]。

2 無人機巡檢帶來的優(yōu)勢

2.1? ? 提升輸電線路巡檢效率

無人機可以由操作人員遠距離操作，實現(xiàn)快速飛行、懸停、自動定位、巡航等功能，便捷地監(jiān)測輸電線路中的金具、導地線、桿塔等元器件。通過機身搭載高清攝像設備可以實時將相應影像傳回地面測控平臺[2]，及時判斷線路是否有缺陷和故障點;甚至能通過中繼方式把影像傳回電網(wǎng)控制中心，對現(xiàn)場災害和故障對輸電桿塔和線路造成的損害及時做出預判，以便制訂應對災害的對策。也可利用高清照相機，在現(xiàn)場拍攝絕緣子串及連接金具中螺釘、銷釘、連接板等圖片，拍攝完一個桿塔后馬上飛到下個桿塔進行圖片的拍攝，將圖片保存在無人機存儲器中，巡檢完成后在計算機上查看圖片中部件是否有缺陷或缺失。這種工作方式縮短了桿塔和線路的現(xiàn)場巡檢時間，提高了巡視效率，同時降低了人工作業(yè)風險。

2.2? ? 無人機多功能作業(yè)

無人機小巧靈活，重量輕，攜帶方便，操作簡單，可以搭載不同檢測設備來實現(xiàn)不同的功能。可搭載高清相機和攝像機獲取輸電線路金具、導地線等元器件的質(zhì)量缺陷;搭載激光雷達測距等設備來對輸電線路走廊下方超高樹木、建筑等進行測量，激光雷達測距結(jié)果精確度遠高于經(jīng)緯儀;搭載傾斜攝影、激光雷達等設備掃描線路，形成數(shù)字模型[3]，以有效掌握線路和線路附近的三維情況，從而對沿線通道有一個立體、形象的了解，方便后期的維護和檢修;發(fā)生災害及線路故障后，在無人機的幫助下可以精確定位故障點，故障查找問題迎刃而解;搭載放線支架進行牽引繩引渡放線，在相鄰線塔間進行牽引繩的展放，完成輸電線路的架設;搭載強光照明設備和喊話系統(tǒng)，在輸電線路夜晚緊急搶險中，可以為現(xiàn)場提供視野和指揮通信;搭載噴火設備，可以有效清除輸電線路中掛在兩相之間的風箏、塑料膜等異物。

2.3? ? 無人機作業(yè)的標準化

（1）確定巡檢類型，根據(jù)不同巡檢任務需求對巡檢拍攝內(nèi)容做出調(diào)整和規(guī)定，并針對不同電壓等級、不同塔型設定科學、標準的巡檢路徑、巡檢高度;