配電線路無(wú)人機(jī)巡檢的應(yīng)用與展望

1、配電線路無(wú)人機(jī)巡檢的應(yīng)用與展望摘要：隨著電力系統(tǒng)改革的深化，電力行業(yè)快速發(fā)展， 電網(wǎng)規(guī)模也越來(lái)越大，但這也給電力巡檢任務(wù)帶來(lái)了一定困 難，亦提出了更高的要求。在傳統(tǒng)的人工巡檢無(wú)法應(yīng)對(duì)當(dāng)下 巡檢任務(wù)的背景下，無(wú)人機(jī)憑借其較高的靈活度與工作效率， 為電力巡檢帶來(lái)了更自動(dòng)化、智能化的解決方案?，F(xiàn)提出一 套無(wú)人機(jī)電力巡檢系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人機(jī)自動(dòng)化巡線，通過(guò)多 路運(yùn)營(yíng)商無(wú)線網(wǎng)卡高速、穩(wěn)定地回傳圖像與視頻，地面服務(wù) 器端通過(guò)測(cè)溫校準(zhǔn)及分析進(jìn)行故障檢測(cè)，并將接收到的數(shù)據(jù) 進(jìn)行智能歸檔，保證了無(wú)人機(jī)電力巡檢的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)；輸電線路；巡檢系統(tǒng)；無(wú)線通信； 故障檢測(cè)引言電力線路的安全巡檢工作對(duì)于電

2、網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有 著極為重要的作用，隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的成熟化，電網(wǎng)安全工 作人員開(kāi)始把越來(lái)越多的無(wú)人機(jī)應(yīng)用于電力線路巡檢工作。 將無(wú)人機(jī)技術(shù)運(yùn)用到電力線路巡檢工作中，以其便利性與靈 活性，能為電網(wǎng)系統(tǒng)節(jié)省大批的人力資源，促進(jìn)電力系統(tǒng)安 全運(yùn)行的可持續(xù)發(fā)展。本文就無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)用于電力線路巡 檢工作的意義、無(wú)人機(jī)電力線路安全巡檢系統(tǒng)具體內(nèi)容、無(wú) 人機(jī)電力線路安全巡檢系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)論述與探討。1 無(wú)人機(jī)技術(shù)與電力巡檢概述1.1 發(fā)展背景從 2016 年到 2020 年，中國(guó)的基礎(chǔ)電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展迅 速。到 2021 年年底，中國(guó)輸電線路總長(zhǎng)度將超過(guò) 160 萬(wàn) 公里。根據(jù)相關(guān)專(zhuān)家的估計(jì)，該數(shù)據(jù)將繼續(xù)

3、增長(zhǎng)。在這種情 況下，對(duì)電網(wǎng)線路的檢查不可避免地變得煩瑣。而如今，現(xiàn) 有的檢查方法已經(jīng)有些不合適，因此必須使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行電 氣檢查。從目前的角度來(lái)看，中國(guó)的一些省份已經(jīng)開(kāi)始運(yùn)用 無(wú)人機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)，其硬件設(shè)備和支持系統(tǒng)也在不斷完善，并 且專(zhuān)注于無(wú)人機(jī)檢測(cè)的新模型正在逐步形成。由于發(fā)展周期 短，加上其他原因，無(wú)人機(jī)功率檢查組仍然面臨人力和設(shè)備 短缺的問(wèn)題，總體應(yīng)用效果受到限制，難以真正提供功率檢 查支持服務(wù)。進(jìn)入 21 世紀(jì)，知識(shí)經(jīng)濟(jì)開(kāi)始興起，信息技術(shù) 革命越來(lái)越受到關(guān)注，智能化和集成化技術(shù)變革已經(jīng)到來(lái)， 無(wú)人機(jī)技術(shù)最具代表性。新技術(shù)的出現(xiàn)，極大地改變了許多 行業(yè)的生產(chǎn)方法。無(wú)人機(jī)、電力巡檢以及信息

4、管理技術(shù)的結(jié) 合，可以從根本上促進(jìn)電力行業(yè)檢查工作的進(jìn)步與發(fā)展，信 息技術(shù)的添加與集成提供了極大的技術(shù)支持。機(jī)械檢查功能 將更加強(qiáng)大，使其成為電力巡檢當(dāng)中必不可少的部分。1.2 構(gòu)成（ 1 ）無(wú)人機(jī)。為了符合工業(yè)控制相關(guān)要求，無(wú)人機(jī)要求擁有的特點(diǎn)主要包含：首先，無(wú)人機(jī)需要保持飛行過(guò)程 的穩(wěn)定性，就要適應(yīng)各種類(lèi)型的工況，因此它的外形設(shè)計(jì)應(yīng) 具有科學(xué)性；其次，它的載荷能力要有所保障，這樣才可以 搭載采集系統(tǒng)以及其他的一些任務(wù)設(shè)備；再次，能夠完成一 些特定任務(wù)， 類(lèi)似于電力巡檢、 清障以及架線任務(wù)等； 最后， 需要擁有遠(yuǎn)程無(wú)線圖傳等功能。（2 ）控制站（GCS）。這屬于無(wú)人機(jī)系統(tǒng)里面不可或缺的部分，

5、它能給操控人員提供人 機(jī)接口以及適合的工作環(huán)境等。通常情況下，它負(fù)責(zé)的工作 是航線規(guī)劃、起飛與降落、任務(wù)執(zhí)行與管理、信息采集以及 緊急情況處理等。 （ 3 ）通信系統(tǒng)。這在無(wú)人機(jī)以及控制站 之間起到重要的連接作用，能夠讓無(wú)人機(jī)同控制站完成各類(lèi) 信息與圖像的有效傳輸。 （ 4 ）設(shè)備保障系統(tǒng)。它一般是給 無(wú)人機(jī)的正常工作帶來(lái)有效的技術(shù)支持，為無(wú)人機(jī)執(zhí)行任務(wù) 提供重要的安全保障，使無(wú)人機(jī)在進(jìn)行野外作業(yè)的時(shí)候，能 夠在電力、油類(lèi)等相關(guān)方面需求上得到滿(mǎn)足，從而最終實(shí)現(xiàn) 轉(zhuǎn)場(chǎng)作業(yè)。2 無(wú)人機(jī)電力線路安全巡檢系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)2.1 無(wú)人機(jī)飛行姿態(tài)控制技術(shù) 無(wú)人機(jī)電力線路巡檢工作一般應(yīng)用于戶(hù)外，受天氣、 地理

6、環(huán)境的影響，其中強(qiáng)風(fēng)、強(qiáng)雨、雷電等天氣對(duì)其影響尤 其大，因此如何控制無(wú)人機(jī)的飛行姿態(tài)，使之在電力線路巡 檢工作中能夠有效避免這些危險(xiǎn)因素，是目前的無(wú)人機(jī)研究 者需要重點(diǎn)思索的問(wèn)題。且目前關(guān)于無(wú)人機(jī)飛行姿態(tài)控制技 術(shù)已經(jīng)取得了初步的突破，并在不斷的發(fā)展中，比如 LQG 無(wú)人機(jī)控制技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)俯仰、 翻轉(zhuǎn)等動(dòng)作控制， PID 無(wú)人機(jī)控制器可以有效地改變無(wú)人機(jī)的航道，這些技術(shù)都可 以應(yīng)用在無(wú)人機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避方面。無(wú)人機(jī)飛行姿態(tài)控制技術(shù) 還處于發(fā)展階段，需要無(wú)人機(jī)研發(fā)者根據(jù)電力線路巡檢工作 進(jìn)行不斷改進(jìn)與完善。2.2 通信與數(shù)據(jù)傳輸模塊 在執(zhí)行輸電線路巡檢任務(wù)的過(guò)程中，無(wú)人機(jī)需要與地 面服務(wù)器保持

7、實(shí)時(shí)連接，一方面，地面服務(wù)器要獲取無(wú)人機(jī) 的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，并發(fā)送相應(yīng)的控制信號(hào)指揮無(wú)人機(jī)進(jìn)行下 一步動(dòng)作；另一方面，無(wú)人機(jī)拍攝、采集到的圖像和視頻等 數(shù)據(jù)需要回傳給地面服務(wù)器進(jìn)行直播、保存和分析等。2.3 測(cè)溫分析與故障檢測(cè)模塊 輸電線路中的故障往往伴隨著異常高溫，尤其是線夾、 絕緣子上的掛環(huán)和防振錘等金具，通過(guò)對(duì)這些異常高溫的檢 測(cè)可以發(fā)現(xiàn)輸電線路中的安全隱患或者存在的缺陷等。一般 的紅外成像設(shè)備采用輻射測(cè)溫法計(jì)算物體溫度，通過(guò)接收到 的目標(biāo)輻射的紅外能量值計(jì)算目標(biāo)的溫度。但紅外成像設(shè)備 一般使用黑體輻射源 （發(fā)射率近似為 1 ，發(fā)射率為物體表面 單位面積上輻射出的輻通量與同溫度下黑體輻射出

8、的輻通 量的比值） 分度， 實(shí)際上目標(biāo)的發(fā)射率通常小于 1 ，導(dǎo)致所 生成的熱度圖像中測(cè)量溫度值偏離目標(biāo)的表面實(shí)際溫度。2.4 電力線路故障探測(cè)技術(shù) 電力線路故障探測(cè)技術(shù)是無(wú)人機(jī)電力線路巡檢工作的 核心內(nèi)容，如果無(wú)法對(duì)故障進(jìn)行有效的探測(cè)，無(wú)人機(jī)電力線 路巡檢工作將沒(méi)有任何意義。以下可以從幾個(gè)方面來(lái)進(jìn)行闡 述電力線路故障探測(cè)技術(shù)在無(wú)人機(jī)電力線路巡檢工作中的 應(yīng)用：（ 1 ）視覺(jué)探測(cè)技術(shù)將視覺(jué)探測(cè)技術(shù)應(yīng)用于無(wú)人機(jī)電 力線路巡檢工作中，主要是通過(guò)無(wú)人機(jī)搭載高清攝像機(jī)的方 式來(lái)完成。通過(guò)無(wú)人機(jī)的電力線路巡檢工作，高清攝像機(jī)完 成對(duì)巡檢過(guò)程中的電力線路拍攝，并且實(shí)時(shí)將照片或者視頻 傳輸給地面信息獲取系統(tǒng)

9、，進(jìn)而傳輸給相關(guān)工作人員。視覺(jué) 探測(cè)技術(shù)對(duì)于電力線路中的顯性故障即線路斷裂、電線桿傾 斜等肉眼可見(jiàn)的故障能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)，視覺(jué)探測(cè)技術(shù)應(yīng)用在無(wú) 人機(jī)電力線路巡檢工作中程度的高低，與高清攝像機(jī)所拍攝 的圖片或者視頻有著最直接的關(guān)系。 （ 2 ）紅外線與紫外線 探測(cè)技術(shù)紅外熱成像儀能夠提取自身溫度超過(guò)周邊溫度的 異常升溫點(diǎn)，利用紅外熱成像儀能夠?qū)﹄娏€路中線夾、絕 緣子等的異常發(fā)熱現(xiàn)象進(jìn)行及時(shí)發(fā)現(xiàn)；紫外熱成像儀能夠接 收設(shè)備放電中產(chǎn)生的紫外光訊號(hào)，利用紫外熱成像儀的這種 作用，可以檢查出電力線路中的漏電情況，進(jìn)而提升電力線 路的安全運(yùn)行。但是需要注意的是，因?yàn)樘?yáng)光或者其他人 造光源中也含有紫外光訊號(hào)，會(huì)對(duì)紫外熱成像技術(shù)應(yīng)用在電 力線路巡檢工作中產(chǎn)生一定的影響，相關(guān)人員在進(jìn)行數(shù)據(jù)分 析時(shí)，需將這部分因素考慮在內(nèi)。結(jié)語(yǔ) 總體上看，無(wú)人機(jī)技術(shù)在電力巡檢中的應(yīng)用研究，為 電力巡檢的信息管理、實(shí)時(shí)信息的收集和傳輸、檢查結(jié)果的 智能管理以及任務(wù)評(píng)估方面提供了新的解決方案，帶來(lái)了有 效的技術(shù)支持。通過(guò)在電力巡檢工作中連續(xù)運(yùn)行無(wú)人機(jī)巡檢 系統(tǒng)，并將北斗導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用于無(wú)人機(jī)巡檢系統(tǒng)，使得無(wú)人 機(jī)線路巡檢成為一種更安全、更高效的巡檢