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(wú)法適應(yīng)新形勢(shì)下輸電線路運(yùn)行維護(hù)要求，以多旋翼無(wú)人機(jī)為載體的輸電線路巡檢系統(tǒng)正受到越來(lái)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(shí)際出發(fā)，針對(duì)目前多旋翼無(wú)人機(jī)在電力巡檢中的應(yīng)用提出了一些看法，總結(jié)了當(dāng)前輸電線路無(wú)人機(jī)巡檢的諸多特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：電力巡檢;多旋翼無(wú)人機(jī);人工巡檢方式;無(wú)人機(jī)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(guó)發(fā)電裝機(jī)容量已從2000年的3.2億kW增長(zhǎng)到2011年的10億kW，2019年更是突破20億kW達(dá)到20.11億kW;全國(guó)發(fā)電量從2010年的4.21萬(wàn)億kW·h增長(zhǎng)到2020年的7.42萬(wàn)億kW·h;同時(shí)，全國(guó)用電量也隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，由2010年的4.19萬(wàn)億kW·h增長(zhǎng)到2020年的7.51萬(wàn)億kW·h。

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

電力線路搭建完成后，需要定期維護(hù)、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(jìn)行線路巡檢，同時(shí)借助檢測(cè)人員肉眼及紅外熱成像儀、望遠(yuǎn)鏡等設(shè)備來(lái)對(duì)待檢測(cè)輸電線路的外觀狀況和發(fā)熱狀況等進(jìn)行直接觀察，借助測(cè)距儀來(lái)測(cè)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(kuò)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(qiáng)度大、工作條件差、存在人身安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)巡檢準(zhǔn)確度和巡檢效率還會(huì)受到所用檢測(cè)設(shè)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(kāi)展。

而采用無(wú)人機(jī)進(jìn)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(bǔ)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(yùn)維的效率，且許多工作能在完全帶電的環(huán)境下完成。無(wú)人機(jī)在電網(wǎng)巡檢工作中的應(yīng)用，為電網(wǎng)運(yùn)檢維護(hù)提供了一條高效、安全、經(jīng)濟(jì)的新途徑。

1 無(wú)人機(jī)應(yīng)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(wú)人機(jī)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(yuǎn)距離甚至在超視距的情況下操作無(wú)人機(jī)，不會(huì)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(wú)人機(jī)來(lái)近距離、多方位、多角度地對(duì)輸電線路中的絕緣子、導(dǎo)地線、金具等設(shè)備進(jìn)行觀察。

1.2? ? 不受天氣條件或地理氣候環(huán)境的限制

對(duì)于霧霾、大風(fēng)、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(yán)酷，人工無(wú)法作業(yè)的輸電線路地段，可以借助無(wú)人機(jī)來(lái)開(kāi)展日常、故障、特殊線路巡檢作業(yè)。利用無(wú)人機(jī)機(jī)動(dòng)性能好、靈活性好、生存能力強(qiáng)、安全性較高、使用方便等優(yōu)勢(shì)來(lái)代替巡檢人員作業(yè)，克服惡劣天氣和嚴(yán)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(diǎn)，在人工巡檢作業(yè)中，巡檢員會(huì)采用望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀察，但桿塔上的銷釘很小，巡檢員要遠(yuǎn)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(wú)人機(jī)是貼近桿塔飛行進(jìn)行巡視，可以利用無(wú)人機(jī)操作靈活、控制簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)近距離觀測(cè)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(jī)采用變焦功能來(lái)獲取高清和局部放大的圖片[1]。

2 無(wú)人機(jī)巡檢帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)

2.1? ? 提升輸電線路巡檢效率

無(wú)人機(jī)可以由操作人員遠(yuǎn)距離操作，實(shí)現(xiàn)快速飛行、懸停、自動(dòng)定位、巡航等功能，便捷地監(jiān)測(cè)輸電線路中的金具、導(dǎo)地線、桿塔等元器件。通過(guò)機(jī)身搭載高清攝像設(shè)備可以實(shí)時(shí)將相應(yīng)影像傳回地面測(cè)控平臺(tái)[2]，及時(shí)判斷線路是否有缺陷和故障點(diǎn);甚至能通過(guò)中繼方式把影像傳回電網(wǎng)控制中心，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)災(zāi)害和故障對(duì)輸電桿塔和線路造成的損害及時(shí)做出預(yù)判，以便制訂應(yīng)對(duì)災(zāi)害的對(duì)策。也可利用高清照相機(jī)，在現(xiàn)場(chǎng)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(gè)桿塔后馬上飛到下個(gè)桿塔進(jìn)行圖片的拍攝，將圖片保存在無(wú)人機(jī)存儲(chǔ)器中，巡檢完成后在計(jì)算機(jī)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(chǎng)巡檢時(shí)間，提高了巡視效率，同時(shí)降低了人工作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

2.2? ? 無(wú)人機(jī)多功能作業(yè)

無(wú)人機(jī)小巧靈活，重量輕，攜帶方便，操作簡(jiǎn)單，可以搭載不同檢測(cè)設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的功能。可搭載高清相機(jī)和攝像機(jī)獲取輸電線路金具、導(dǎo)地線等元器件的質(zhì)量缺陷;搭載激光雷達(dá)測(cè)距等設(shè)備來(lái)對(duì)輸電線路走廊下方超高樹(shù)木、建筑等進(jìn)行測(cè)量，激光雷達(dá)測(cè)距結(jié)果精確度遠(yuǎn)高于經(jīng)緯儀;搭載傾斜攝影、激光雷達(dá)等設(shè)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(duì)沿線通道有一個(gè)立體、形象的了解，方便后期的維護(hù)和檢修;發(fā)生災(zāi)害及線路故障后，在無(wú)人機(jī)的幫助下可以精確定位故障點(diǎn)，故障查找問(wèn)題迎刃而解;搭載放線支架進(jìn)行牽引繩引渡放線，在相鄰線塔間進(jìn)行牽引繩的展放，完成輸電線路的架設(shè);搭載強(qiáng)光照明設(shè)備和喊話系統(tǒng)，在輸電線路夜晚緊急搶險(xiǎn)中，可以為現(xiàn)場(chǎng)提供視野和指揮通信;搭載噴火設(shè)備，可以有效清除輸電線路中掛在兩相之間的風(fēng)箏、塑料膜等異物。

2.3? ? 無(wú)人機(jī)作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化

（1）確定巡檢類型，根據(jù)不同巡檢任務(wù)需求對(duì)巡檢拍攝內(nèi)容做出調(diào)整和規(guī)定，并針對(duì)不同電壓等級(jí)、不同塔型設(shè)定科學(xué)、標(biāo)準(zhǔn)的巡檢路徑、巡檢高度;