無(wú)人機(jī)在電力巡檢過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究

無(wú)人機(jī)在電力巡檢過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究摘要：無(wú)人機(jī)具有機(jī)動(dòng)靈活、探測(cè)能力強(qiáng)、視角廣闊等特點(diǎn)，在電力巡檢業(yè)務(wù)中得到越來(lái)越廣泛的使用。利用無(wú)人機(jī)搭載多光譜、紅外線、紫外線等探測(cè)設(shè)備進(jìn)行巡線，重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行懸停探測(cè)，能有效避免“盲點(diǎn)”，有利于巡檢人員精確定位缺陷與隱患，及時(shí)排除，保障輸電線路安全運(yùn)行。此外在遭受重大自然災(zāi)害，導(dǎo)致電網(wǎng)嚴(yán)重故障時(shí)，無(wú)人機(jī)能夠克服交通阻斷、通訊中斷、次生災(zāi)害頻發(fā)等困難進(jìn)行災(zāi)情調(diào)查，及時(shí)獲得受災(zāi)數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確對(duì)故障桿塔、線路進(jìn)行定位，有力支撐應(yīng)急搶修與災(zāi)后重建。關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)；電力巡檢；安全風(fēng)險(xiǎn)引言利用無(wú)人機(jī)開(kāi)展架空輸電線路全景巡視，能夠精確、高效地反映線路運(yùn)行情況，減輕巡檢人員的工作強(qiáng)度，極大提高線路巡檢效率。電力設(shè)備巡檢制度中規(guī)定了定期巡視與特殊巡視，無(wú)人機(jī)能夠協(xié)助巡檢人員以巡視電力設(shè)備及輸電走廊通道環(huán)境為基礎(chǔ)，開(kāi)展包括故障點(diǎn)排查、外力破壞預(yù)防、ft火監(jiān)測(cè)等一系列巡檢工作，并基于GIS系統(tǒng)進(jìn)行智能巡檢等新型應(yīng)用嘗試。線路巡檢業(yè)務(wù)現(xiàn)狀經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，使整個(gè)社會(huì)對(duì)能源的需求越來(lái)越大，高電壓大容量的輸電線路越建越多。為了節(jié)約土地資源，電力線路走廊一般需要穿越ft區(qū)等各種復(fù)雜的地理環(huán)境，尤其在林區(qū)、ft區(qū)，荒漠等自然條件相對(duì)比較惡劣，交通和通信條件差，外加上雨雪等氣候影響，給電力線路的巡檢工作帶來(lái)了很多困難。隨著輸電工程電壓等級(jí)的不斷提高，巡線作業(yè)對(duì)維護(hù)區(qū)域電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定和高效運(yùn)行越來(lái)越重要，也是電力運(yùn)檢業(yè)務(wù)的主要任務(wù)之一。輸電線路跨區(qū)域分持續(xù)應(yīng)力、材料老化、以及人為外力破壞等因素的影響而產(chǎn)生變形、缺損、線條斷股、磨損、腐蝕、覆冰和人為偷盜電力設(shè)備等現(xiàn)象，這些情況必須及時(shí)得到排除和修復(fù)。傳統(tǒng)的人工巡線方法工作強(qiáng)度大、效率低、巡線條件艱苦且存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)，特別是植被茂密的高ft峽谷、江河海峽大跨越線路的巡查，以及在災(zāi)后和夜間巡線檢查。無(wú)人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用使很多難題迎刃而解，能夠靈活輔助包括前期設(shè)計(jì)勘測(cè)、路徑清查、建設(shè)進(jìn)度監(jiān)測(cè)和線路巡檢等多個(gè)領(lǐng)域的工作開(kāi)展，成為當(dāng)今電力行業(yè)建設(shè)及巡檢的利器和新寵。無(wú)人機(jī)在輸電線路巡檢中的發(fā)展從巡檢方式角度看無(wú)人機(jī)對(duì)輸電線路巡檢作業(yè)時(shí)，主要受自身的飛控程序控制，輔以人工收放及應(yīng)急無(wú)線遙控。在進(jìn)行巡檢之前，無(wú)人機(jī)需要根據(jù)巡檢線路的不同情況設(shè)定最佳的飛行路線，對(duì)巡視路線進(jìn)行往返巡視設(shè)置，并結(jié)合實(shí)際情況對(duì)重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行懸停檢測(cè)，將整體巡視飛行方案置入飛控程序中，自動(dòng)作業(yè)與人工操控相結(jié)合，方便快捷，靈活高效。利用無(wú)人機(jī)代替人工進(jìn)行輸電線路的巡檢，搭載多種專業(yè)探測(cè)設(shè)備，例如多光譜、紅外、紫外等探測(cè)設(shè)備對(duì)線路可視與可感情況進(jìn)行檢測(cè)拍攝，以圖像或視頻的形式記錄線路在運(yùn)數(shù)據(jù)，再利用藍(lán)牙、衛(wèi)星信號(hào)或通訊運(yùn)營(yíng)商GPRS信號(hào)等在線實(shí)時(shí)直傳到巡檢人員手持端，輔助決策判斷，及時(shí)進(jìn)行缺陷隱患定位排查。無(wú)人機(jī)延伸視域、巡檢探測(cè)器增強(qiáng)視力，猶如“千里眼”結(jié)合了“火眼金睛”，能夠有效避免“盲點(diǎn)”，極大提升巡檢人員的巡檢的精確度與效率。巡檢人員搭檔無(wú)人機(jī)巡檢的方式具有方便、快捷、靈活、精準(zhǔn)、全面、高效等優(yōu)勢(shì)，將是未來(lái)電力巡檢領(lǐng)域新的發(fā)展趨勢(shì)。從巡檢制度角度看無(wú)人機(jī)巡檢技術(shù)將在很大程度上完善定期巡檢這一相對(duì)科學(xué)的巡檢制度，其能夠有效降低輸電線路巡檢的人工成本，還能夠有效彌補(bǔ)線路故障統(tǒng)計(jì)方面出現(xiàn)的誤差。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，無(wú)人機(jī)的運(yùn)行成本也在不斷降低，不久的將來(lái)，技術(shù)成熟，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，能使電網(wǎng)的可靠性得到有效保障，甚至可以利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行全線路的日常巡檢，而不是只局限于現(xiàn)階段的定期期巡檢。無(wú)人機(jī)電力巡檢中的風(fēng)險(xiǎn)控制分析容錯(cuò)控制系統(tǒng)容錯(cuò)控制系統(tǒng)是指在出現(xiàn)部件故障或失效情況下，安全供用電仍然能夠保持閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性和可接受的暫態(tài)及穩(wěn)態(tài)性能的控制系統(tǒng)。對(duì)于無(wú)人機(jī)來(lái)說(shuō)，容錯(cuò)控制系統(tǒng)旨在當(dāng)出現(xiàn)機(jī)載執(zhí)行機(jī)構(gòu)或傳感器故障及機(jī)體損傷時(shí)，仍能保持穩(wěn)定飛行和一定的性能。然而，為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，飛機(jī)必須保證有足夠數(shù)量的冗余執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳感器。容錯(cuò)控制系統(tǒng)分為被動(dòng)容錯(cuò)控制和主動(dòng)容錯(cuò)控制兩類。被動(dòng)容錯(cuò)控制系統(tǒng)適用于部件級(jí)故障確定的情況，而不需要獲得控制系統(tǒng)健康狀態(tài)的在線信息，能使無(wú)人機(jī)保持一定的性能。被動(dòng)容錯(cuò)控制是針對(duì)一系列已知的或可預(yù)知的故障而設(shè)計(jì)的，并可以通過(guò)采用固定的參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。主動(dòng)容錯(cuò)控制系統(tǒng)是依據(jù)控制系統(tǒng)的最新實(shí)時(shí)信息，在線重構(gòu)控制律以適應(yīng)部件級(jí)故障。主動(dòng)容錯(cuò)控制需要進(jìn)行故障監(jiān)測(cè)和診斷，以及控制器修復(fù)。故障監(jiān)測(cè)與診斷影響飛行控制與指導(dǎo)系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素是反饋回路中控制器、故障監(jiān)測(cè)與診斷以及重構(gòu)等子系統(tǒng)所需的處理時(shí)間。在故障監(jiān)測(cè)與診斷可用的方法中，所需的處理時(shí)間越少越好。這可以保證在硬性的實(shí)時(shí)截止時(shí)間內(nèi)完成相應(yīng)的計(jì)算。此外，在保持故障監(jiān)測(cè)與診斷子系統(tǒng)對(duì)故障具有敏感性的同時(shí)，閉環(huán)容錯(cuò)控制系統(tǒng)還應(yīng)該對(duì)系統(tǒng)不確定性具有魯棒環(huán)閉性。2個(gè)階段：濾波器或觀測(cè)器生成殘受干擾、噪聲和參數(shù)變化的影響。巡檢作業(yè)人員操作人員應(yīng)熟悉無(wú)人機(jī)巡檢作業(yè)方法和技術(shù)手段，通過(guò)相應(yīng)機(jī)型的操作培訓(xùn)及持證上崗（AOPA），考試合格后持證上崗。此外，操作人員應(yīng)熟悉巡檢線路情況，作業(yè)所用無(wú)人機(jī)巡檢系統(tǒng)應(yīng)通過(guò)性能檢測(cè)，各設(shè)備、系統(tǒng)運(yùn)行良好。執(zhí)行作業(yè)任務(wù)前，應(yīng)按照有關(guān)流程辦理空域申請(qǐng)手續(xù)。巡檢作業(yè)安全一般情況下，無(wú)人機(jī)巡檢作業(yè)需要提前進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查，確定作業(yè)內(nèi)容和無(wú)人機(jī)起降點(diǎn)位置，了解巡檢線路情況、與巡檢線路平行架設(shè)及交叉跨越線路情況、海拔高度、地形地貌、氣象環(huán)境、植被分布、所需空域等，并根據(jù)巡檢內(nèi)容合理制定巡檢計(jì)劃；根據(jù)巡檢機(jī)型、巡檢任務(wù)特點(diǎn)等具體情況確定是否需要提前進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查。作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)遠(yuǎn)離爆破、射擊、煙霧、火焰、機(jī)場(chǎng)、人群密集、高大建筑物多、軍事管轄、無(wú)線電干擾等可能影響無(wú)人機(jī)飛行的區(qū)域，避免無(wú)人機(jī)直接從變電站、電廠低空穿越。無(wú)人機(jī)起降點(diǎn)應(yīng)與電力線路和其他設(shè)施、設(shè)備保持足夠的安全距離，進(jìn)場(chǎng)條件良好，風(fēng)向有利，具備起降條件?？偨Y(jié)作為電網(wǎng)運(yùn)行的重要組成部分，電力線路的安全和穩(wěn)定運(yùn)行非常重要,線路巡檢方式的不斷豐富，對(duì)于提高電網(wǎng)供電可靠性、減少供電損耗，提高社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益都有著重大意義。而研討無(wú)人機(jī)電力巡檢的風(fēng)險(xiǎn)分析，提出一種能夠廣泛應(yīng)用的無(wú)人機(jī)巡檢平臺(tái)，能夠有效避免無(wú)人機(jī)巡檢過(guò)程的突發(fā)事件對(duì)無(wú)人機(jī)的影響。參考文獻(xiàn)：趙彥平,段星輝王建偉,馬陽(yáng)軻.[J].科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力,2016,03:62