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        架空輸電線路無人機運維巡檢技術(shù)分析

        2023-12-13 01:16:18李俊雄
        大科技 2023年51期
        關(guān)鍵詞:運維線路故障

        李俊雄

        (錫礦山閃星銻業(yè)有限責(zé)任公司,湖南 婁底 417502)

        0 引言

        當(dāng)前,科技水平不斷提升,為了保證電力輸送的質(zhì)量,需要落實運維、檢修工作,而在架空輸電線路中,存在檢查不全面的問題,先前的運維檢修手段無法匹配現(xiàn)代架空輸電線路的需求。如今無人機技術(shù)快速進步,將無人機投入在線路的運維、巡檢工作中,故障巡檢準確率大幅提升,推動用電系統(tǒng)發(fā)展逐漸趨于智能化水平。

        1 無人機的運維巡檢技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

        無人機中包含飛行控制系統(tǒng),且無人機平臺的內(nèi)部含有分系統(tǒng),由諸多計算機核心組件共同構(gòu)成。在整個架空輸電線路處,巡檢作業(yè)階段引進無人機技術(shù),通過飛行控制器計算機,建立了雙余度結(jié)構(gòu),從而實現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的合理簡化,在輸電線路中執(zhí)行巡檢處理操作時,能夠?qū)崿F(xiàn)主從機控制,極大地減少系統(tǒng)出現(xiàn)故障的可能性[1]。無人機巡檢技術(shù)的運用,切實減少了帶電作業(yè)的次數(shù),利用遠距離控制手段,能夠從高空對設(shè)備、線路落實檢查,為檢修人員帶來可靠的數(shù)據(jù)信息,方便展開維護修理工作,此外還能做到定點懸停,檢測線路金具等某部位狀況,巡檢效果趨于優(yōu)良。通過在復(fù)雜的架空輸電線路巡檢、運維環(huán)節(jié)引進無人機技術(shù),可見其優(yōu)勢眾多。無人機的運維巡檢技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢如表1 所示。

        表1 無人機的運維巡檢技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

        2 基于架空輸電線路分析無人機運維巡檢關(guān)鍵技術(shù)

        2.1 自主巡檢

        縱觀早些階段的無人機應(yīng)用情況,在架空輸電線路方面,當(dāng)展開運維、巡檢作業(yè)時,地面上的相關(guān)工作人員通過遠程的操控技術(shù)使用無人機,負責(zé)遠距離控制的人員意識、技能都應(yīng)足夠強,需要這些操控人員的技術(shù)水平過關(guān)。由于巡檢階段存在不穩(wěn)定性,為了使無人機巡視檢查輸電線路過程足夠可靠,自主巡檢技術(shù)的拓展應(yīng)用極具必要,此技術(shù)在電力領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用,所用技術(shù)分成2 種,一方面為激光雷達技術(shù),字母表達為LiDAR,一方面為實時動態(tài)的高精度定位技術(shù),字母表達為RTK。LiDAR 技術(shù)投入應(yīng)用后,能夠?qū)芸蛰旊娋€路的相關(guān)信息實現(xiàn)短時間內(nèi)獲取,其中運用三維點云數(shù)據(jù),能夠?qū)︼w行線路進行部署,針對無人機的姿態(tài)信息,結(jié)合飛行狀態(tài)參數(shù)等,保證巡航、運維檢修更自主。RTK 投入應(yīng)用后,分別運用基準站、流動站的方式,實現(xiàn)差分定位,無人機通過應(yīng)用此種技術(shù),當(dāng)需要對架空輸電線路實現(xiàn)運維、巡檢時,將會由于基站距離而受到約束作用,對此,基站建立數(shù)量要增加,保證信息傳輸趨于穩(wěn)定性、安全性,促進無人機實現(xiàn)自主巡檢。

        2.2 缺陷識別與故障定位

        從架空輸電線路平時的運行情況來看,常常由于一部分因素干擾而出現(xiàn)故障問題,此問題出現(xiàn)后需要使用無人機,聯(lián)系當(dāng)前運用其他裝置的情況,短時間內(nèi)掌握、分析、評判線路的故障情況。與此同時,無人機處于飛行狀態(tài)時,需要全面考慮檢修人員的有關(guān)信息,遇到故障現(xiàn)象時,能迅速靈活反應(yīng),縮小故障的一次范圍。利用無人機展開運維、巡檢時,面對架空輸電線路,應(yīng)有效識別缺陷,缺陷部位較多,如水泥電桿金具、輸電線路等,如果檢查這些裝置,無人機發(fā)揮識別功能,找到其中大概率出現(xiàn)的缺陷,例如,絕緣子運行時間過長出現(xiàn)破裂接地的現(xiàn)象[2]。

        2.3 作業(yè)安全管控

        無人機設(shè)備投入在巡線工作中,參與架空輸電線路的檢修、運維處理工作時,飛行階段為避免“黑飛”問題出現(xiàn),需要搭配安裝飛行數(shù)據(jù)記錄裝置。此種裝置相對比較獨立,對飛行數(shù)據(jù)進行全面記錄,并且不允許人為改動。在飛行數(shù)據(jù)中,涉及地點、時間等,借助GPS 等技術(shù),能夠有效記錄具體的飛行路徑,借助數(shù)據(jù)傳輸功能,發(fā)揮實時性傳遞無人機數(shù)據(jù),從而到達地面監(jiān)控平臺,與此同時,為了確保無人機在飛行過程中能夠安全飛行,需要設(shè)立安全監(jiān)控,飛行數(shù)據(jù)大量記錄,允許的飛行數(shù)據(jù)也在增加,當(dāng)兩者出現(xiàn)明顯的不同時,將會出現(xiàn)警報信息,從而對整個作業(yè)過程發(fā)揮監(jiān)控功效。在無人機巡檢部分中,監(jiān)測應(yīng)全面,包含對天氣環(huán)境的合理監(jiān)測,同時能夠檢測巡檢區(qū)域的地理信息,具體巡檢過程中涉及山上作業(yè),若人為巡檢通過目測的方式無法得到準確的效果,而利用無人機能夠?qū)芸蛰旊娋€路跨越等有效把握,方便查找接地問題,減少人力投入。

        3 運維巡檢無人機的應(yīng)用

        輸電線路采取無人機巡檢、運維處理,促進電力系統(tǒng)趨于智能化,為線路相關(guān)故障問題提供了高效檢查、處理路徑,不僅可以減少有關(guān)人員的防護工作量,還能減少不良風(fēng)險出現(xiàn)。當(dāng)前,運維巡檢無人機在電力方面中得到了大范圍應(yīng)用,為架空輸電線路帶來了技術(shù)支持。

        3.1 正常巡視操作

        在架空輸電線路中,無人機技術(shù)在日常巡視工作中發(fā)揮了重要的作用,相比較人工巡視的模式,此種方式延長了巡視周期,應(yīng)用無人機期間相關(guān)人員應(yīng)制定完善的巡檢計劃,合理采用不同類型的無人機搭配應(yīng)用,巡檢輸電線路附近的環(huán)境,檢測線路交叉的狀況,當(dāng)展開山區(qū)巡檢工作時,有效節(jié)省了人工力量,通過無人機便能開展巡檢,明確電桿信息,若輸電線路存在較大的檔距,通過無人機來依據(jù)起落點展開輸電線路的距離測量。

        3.2 巡檢圖像智能化處理

        巡檢圖像的智能化處理,其融入了人工智能深度學(xué)習(xí)技術(shù)實現(xiàn)了圖像的高效處理,面對大量的巡檢數(shù)據(jù),短時間內(nèi)便能重命名,并全面整理數(shù)據(jù)、智能化預(yù)測缺陷問題。巡檢圖像的處理環(huán)節(jié)步驟清晰,一方面,整理數(shù)據(jù)時期,整理中涉及數(shù)據(jù)到線路、電桿等對應(yīng),還要整理文件夾、圖像的重命名。另一方面,數(shù)據(jù)處理上云,促進數(shù)據(jù)趨于智能化、標準化。

        3.3 故障快速查驗

        在無人機設(shè)備中,安裝相機零件,便于在巡檢環(huán)節(jié)實現(xiàn)圖像的拍攝、存儲,通過收集的信息數(shù)據(jù),有關(guān)工作人員能夠分析并確定輸電線路中出現(xiàn)的問題以及故障程度。無人機應(yīng)用時,搭配應(yīng)用紅外儀,在山上進行巡線工作時,能夠?qū)Ω浇沫h(huán)境溫度足夠敏感,對于發(fā)熱不正常的部分,通過測溫比較,能夠深層研究光譜圖像,找出線路中出現(xiàn)的不良缺陷問題。當(dāng)無人機和其他類型的設(shè)備有效結(jié)合時,能夠發(fā)揮監(jiān)測功效,方便有關(guān)人員掌握線路、水泥電桿的詳細運轉(zhuǎn)信息。

        3.4 帶電跨越架線施工

        無人機投入應(yīng)用后,能夠提升物體,實現(xiàn)繩索牽引,例如,對于新架設(shè)的架空線路開展施工工作,或者基于導(dǎo)地線的跨越帶電線路,執(zhí)行檢修更換工作時,當(dāng)面臨帶電封網(wǎng)環(huán)節(jié),借助無人機設(shè)備,對小號的絕緣繩進行牽引,以小號絕緣繩為基礎(chǔ),對中號絕緣繩發(fā)揮牽引作用,從而合理布設(shè)絕緣網(wǎng)。當(dāng)封網(wǎng)設(shè)備牽引期間,同導(dǎo)地線避開,防止產(chǎn)生被跨越帶電線路的損傷現(xiàn)象,為穩(wěn)定供應(yīng)電量帶來了支持。

        3.5 智能操縱終端APP

        通過應(yīng)用智能操控終端,無人機投入使用后能夠順應(yīng)現(xiàn)實規(guī)劃,實現(xiàn)自主巡視。另外,在無人機自主飛行階段,要根據(jù)現(xiàn)實拍攝角度、高程等信息,對于前方的目標輸電線路,拍攝工作會連續(xù)進行,基本上飛行環(huán)節(jié)不會受到熟練水平的干擾,飛向操作相對簡單,同時也明顯提升了輸電線路巡視飛行過程的穩(wěn)定性。通常來講,分析整個智能操作終端,其中不僅能夠完成通道的巡視內(nèi)容,還能全景化采集、精細化巡視。精細化巡視部分中,無人機的定位功能之所以能夠精準,主要由于無人機利用了RTK 組件,精準效果能達到厘米水平,同時此部分中應(yīng)用了有效的學(xué)習(xí)模塊,當(dāng)實行學(xué)習(xí)模式時,整體飛行記錄被規(guī)范記載下來,當(dāng)后續(xù)的任務(wù)基本類型相同,便能以自動狀態(tài)發(fā)展巡視操作。另外,基于巡視模塊,控制操作中帶有極強的自動性,進而整體收集環(huán)境信息。有關(guān)人員執(zhí)行相關(guān)作業(yè)前,為飛行任務(wù)制定清晰的路線規(guī)劃,從而錄入準確的起飛點信息,此時軟件發(fā)揮自動功能,航線高度出現(xiàn)。

        3.6 影像數(shù)據(jù)處理

        結(jié)合圖像數(shù)據(jù)智能化,數(shù)據(jù)智能化處理包含的數(shù)據(jù)類型為兩種,一種為光學(xué)影像類型,一種為激光雷法點云類型。通過應(yīng)用紅外影像數(shù)據(jù),由于其分辨率相對偏低,應(yīng)用頻率并不高。根據(jù)當(dāng)前電力線路巡檢作業(yè)特點,光影像目標檢測的方式屬于主要應(yīng)用方式,但是,如果僅僅利用單一的圖像目標檢測技術(shù),通過觀測獲取的缺陷量局面,無法全面包含缺陷。有關(guān)人員在無人機運維巡檢中引進深度學(xué)習(xí)技術(shù)檢測方式,整體準確率提升,然而,需要諸多數(shù)據(jù)支持。結(jié)合激光雷達數(shù)據(jù)的處理,本項技術(shù)較為成熟,大多運用在三維重建云數(shù)據(jù)方面。

        3.7 輔助維護操作

        從先前運用的維護修理方法來看,需要相關(guān)人員到頂部去,逐步移動從而進入維修范圍,整體效率偏低。電力領(lǐng)域運行檢查不斷發(fā)展,無人機運維巡檢逐漸推廣,有效完善了先前維護修理方式的不足。利用無人機實現(xiàn)輔助維護修理,能夠進行電力檢查、處理山區(qū)樹木生長過高接地等現(xiàn)象。在電力系統(tǒng)逐漸推行無人機的輔助維護技術(shù),能夠促進無人機運行更加穩(wěn)定,達到輸電線路的應(yīng)用需求。

        3.8 新線路建設(shè)勘查

        為了保證輸電線路建設(shè)達到標準,要預(yù)先展開周密的勘查工作,此環(huán)節(jié)很容易受到天氣因素影響,或者由于相關(guān)人員專業(yè)能力不足,致使得到的數(shù)據(jù)結(jié)果不夠準確。所以,可以運用無人機設(shè)備,與人工力量相結(jié)合,針對輸電線路執(zhí)行普查工作,規(guī)范采取航拍手段,對相關(guān)建設(shè)通道展開細致排查,探尋樹障情況,了解周邊環(huán)境特征,提升信息采集工作的準確性,為后續(xù)線路的穩(wěn)定運行提供保障。

        4 應(yīng)用無人機開展運維巡檢工作相關(guān)注意事項

        4.1 保證無人機自身狀態(tài)良好,選擇適合的飛行環(huán)境

        巡檢作業(yè)落實期間,工作人員需要檢查無人機的狀態(tài),保證各方面無問題。若其運行狀態(tài)不滿足條件,會嚴重干擾飛行的速度水平,無人機也不能在規(guī)定的高度上飛行,最終導(dǎo)致巡檢工作無法正常開展[3]。巡檢階段中,工作人員需要多留意無人機運行信息,對此運維巡檢無人機的技術(shù)要求,及時處理狀態(tài)問題。表2 為運維、巡檢無人機的技術(shù)要求。

        表2 運維巡檢無人機的技術(shù)要求

        當(dāng)對架空輸電線路展開運維、巡檢工作時,工作人員有必要選擇適宜飛行的環(huán)境。無人機飛行期間的環(huán)境因素會受到地形的影響,也就是說與地形的復(fù)雜程度相關(guān)。當(dāng)執(zhí)行巡檢作業(yè)內(nèi)容期間,線路巡檢作業(yè)處于山區(qū),現(xiàn)場中生長著諸多樹木。因此,當(dāng)巡檢輸電線路開展期間,工作人員巡視周圍,利用無人機進行線路通道拍攝,以便于第一時間察覺阻礙線路運行的超高樹木,與此同時,還要提前了解天氣信息,雨天時展開線路巡檢工作,若無明顯的隱患點,需要對耐張桿跳線解開操作,采取分段處理方式。

        4.2 加強防護,優(yōu)化飛行路線

        巡檢工作應(yīng)遵循安全理念,有關(guān)工作人員需要根據(jù)安全要求完善防護舉措,作業(yè)環(huán)節(jié)需要配備防護用品,比如,絕緣服、防護服等。與此同時,對于使用中的無人機,需要加強固定保護,無人機應(yīng)用期間遇到了故障,需要第一時間找到專業(yè)人員處理、維修,防止事故問題影響其他方面。針對架空輸電線路,當(dāng)展開巡線作業(yè),需要工作人員提前設(shè)計、規(guī)劃路線,以便于促進巡查工作順利推進,通過科學(xué)化設(shè)計路線,明確飛行的方向,保證與路線距離處于合理范圍內(nèi)。巡檢路線的設(shè)定應(yīng)從多維度出發(fā),如地形地貌、天氣條件,以免影響巡檢工作的正常開展[4]。

        4.3 完善巡檢方式,強化部門溝通

        相關(guān)人員需要巡檢架空輸電線路時,不能脫離巡線需求,從而準確確定巡線方案,作業(yè)期間順著計劃指導(dǎo)展開巡線處理,待作業(yè)結(jié)束后,還要整合問題并分析其中因素,從而針對性落實維護、保養(yǎng)舉措。巡檢輸電線路時,工作人員之間要多進行交流,實現(xiàn)協(xié)同工作,促進巡檢內(nèi)容有條不紊地進行。在巡檢工作中,如果遇到不符合正常標準的情況,需要第一時間將信息反饋到相關(guān)領(lǐng)域。

        5 結(jié)語

        通過上述分析可知,電力領(lǐng)域正在快速發(fā)展,架空輸電線路的運檢工作逐漸成為重點作業(yè)內(nèi)容,為了高效落實運維、檢修工作,需要引進無人機,改善檢查方式,擴展巡檢覆蓋面,有效匹配現(xiàn)代的架空輸電線路現(xiàn)實需求,有關(guān)人員應(yīng)充分應(yīng)用現(xiàn)代化技術(shù),準確躲避線路附近的障礙物,保證線路運行階段足夠穩(wěn)定,形成可靠的電力供應(yīng)體系。

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