配電線路無人機巡檢的應用與展望

1、配電線路無人機巡檢的應用與展望摘要：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)模也越來越大，但這也給電力巡檢任務帶來了一定困 難，亦提出了更高的要求。在傳統(tǒng)的人工巡檢無法應對當下 巡檢任務的背景下，無人機憑借其較高的靈活度與工作效率， 為電力巡檢帶來了更自動化、智能化的解決方案?，F(xiàn)提出一 套無人機電力巡檢系統(tǒng)，實現(xiàn)了無人機自動化巡線，通過多 路運營商無線網(wǎng)卡高速、穩(wěn)定地回傳圖像與視頻，地面服務 器端通過測溫校準及分析進行故障檢測，并將接收到的數(shù)據(jù) 進行智能歸檔，保證了無人機電力巡檢的準確性和穩(wěn)定性。關鍵詞：無人機；輸電線路；巡檢系統(tǒng)；無線通信； 故障檢測引言電力線路的安全巡檢工作對于電

2、網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行有 著極為重要的作用，隨著無人機技術的成熟化，電網(wǎng)安全工 作人員開始把越來越多的無人機應用于電力線路巡檢工作。 將無人機技術運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，促進電力系統(tǒng)安 全運行的可持續(xù)發(fā)展。本文就無人機技術應用于電力線路巡 檢工作的意義、無人機電力線路安全巡檢系統(tǒng)具體內容、無 人機電力線路安全巡檢系統(tǒng)的關鍵技術展開論述與探討。1 無人機技術與電力巡檢概述1.1 發(fā)展背景從 2016 年到 2020 年，中國的基礎電網(wǎng)建設發(fā)展迅 速。到 2021 年年底，中國輸電線路總長度將超過 160 萬 公里。根據(jù)相關專家的估計，該數(shù)據(jù)將繼續(xù)

3、增長。在這種情 況下，對電網(wǎng)線路的檢查不可避免地變得煩瑣。而如今，現(xiàn) 有的檢查方法已經有些不合適，因此必須使用無人機進行電 氣檢查。從目前的角度來看，中國的一些省份已經開始運用 無人機檢測系統(tǒng)，其硬件設備和支持系統(tǒng)也在不斷完善，并 且專注于無人機檢測的新模型正在逐步形成。由于發(fā)展周期 短，加上其他原因，無人機功率檢查組仍然面臨人力和設備 短缺的問題，總體應用效果受到限制，難以真正提供功率檢 查支持服務。進入 21 世紀，知識經濟開始興起，信息技術 革命越來越受到關注，智能化和集成化技術變革已經到來， 無人機技術最具代表性。新技術的出現(xiàn)，極大地改變了許多 行業(yè)的生產方法。無人機、電力巡檢以及信息

4、管理技術的結 合，可以從根本上促進電力行業(yè)檢查工作的進步與發(fā)展，信 息技術的添加與集成提供了極大的技術支持。機械檢查功能 將更加強大，使其成為電力巡檢當中必不可少的部分。1.2 構成（ 1 ）無人機。為了符合工業(yè)控制相關要求，無人機要求擁有的特點主要包含：首先，無人機需要保持飛行過程 的穩(wěn)定性，就要適應各種類型的工況，因此它的外形設計應 具有科學性；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設備；再次，能夠完成一 些特定任務， 類似于電力巡檢、 清障以及架線任務等； 最后， 需要擁有遠程無線圖傳等功能。（2 ）控制站（GCS）。這屬于無人機系統(tǒng)里面不可或缺的部分，

5、它能給操控人員提供人 機接口以及適合的工作環(huán)境等。通常情況下，它負責的工作 是航線規(guī)劃、起飛與降落、任務執(zhí)行與管理、信息采集以及 緊急情況處理等。 （ 3 ）通信系統(tǒng)。這在無人機以及控制站 之間起到重要的連接作用，能夠讓無人機同控制站完成各類 信息與圖像的有效傳輸。 （ 4 ）設備保障系統(tǒng)。它一般是給 無人機的正常工作帶來有效的技術支持，為無人機執(zhí)行任務 提供重要的安全保障，使無人機在進行野外作業(yè)的時候，能 夠在電力、油類等相關方面需求上得到滿足，從而最終實現(xiàn) 轉場作業(yè)。2 無人機電力線路安全巡檢系統(tǒng)的關鍵技術2.1 無人機飛行姿態(tài)控制技術 無人機電力線路巡檢工作一般應用于戶外，受天氣、 地理

6、環(huán)境的影響，其中強風、強雨、雷電等天氣對其影響尤 其大，因此如何控制無人機的飛行姿態(tài)，使之在電力線路巡 檢工作中能夠有效避免這些危險因素，是目前的無人機研究 者需要重點思索的問題。且目前關于無人機飛行姿態(tài)控制技 術已經取得了初步的突破，并在不斷的發(fā)展中，比如 LQG 無人機控制技術可以實現(xiàn)無人機俯仰、 翻轉等動作控制， PID 無人機控制器可以有效地改變無人機的航道，這些技術都可 以應用在無人機的風險規(guī)避方面。無人機飛行姿態(tài)控制技術 還處于發(fā)展階段，需要無人機研發(fā)者根據(jù)電力線路巡檢工作 進行不斷改進與完善。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的過程中，無人機需要與地 面服務器保持

7、實時連接，一方面，地面服務器要獲取無人機 的實時狀態(tài)信息，并發(fā)送相應的控制信號指揮無人機進行下 一步動作；另一方面，無人機拍攝、采集到的圖像和視頻等 數(shù)據(jù)需要回傳給地面服務器進行直播、保存和分析等。2.3 測溫分析與故障檢測模塊 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，通過對這些異常高溫的檢 測可以發(fā)現(xiàn)輸電線路中的安全隱患或者存在的缺陷等。一般 的紅外成像設備采用輻射測溫法計算物體溫度，通過接收到 的目標輻射的紅外能量值計算目標的溫度。但紅外成像設備 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， 實際上目標的發(fā)射率通常小于 1 ，導致所 生成的熱度圖像中測量溫度值偏離目標的表面實際溫度。2.4 電力線路故障探測技術 電力線路故障探測技術是無人機電力線路巡檢工作的 核心內容，如果無法對故障進行有效的探測，無人機電力線 路巡檢工作將沒有任何意義。以下可以從幾個方面來進行闡 述電力線路故障探測技術在無人機電力線路巡檢工作中的 應用：（ 1 ）視覺探測技術將視覺探測技術應用于無人機電 力線路巡檢工作中，主要是通過無人機搭載高清攝像機的方 式來完成。通過無人機的電力線路巡檢工作，高清攝像機完 成對巡檢過程中的電力線路拍攝，并且實時將照片或者視頻 傳輸給地面信息獲取系統(tǒng)

9、，進而傳輸給相關工作人員。視覺 探測技術對于電力線路中的顯性故障即線路斷裂、電線桿傾 斜等肉眼可見的故障能夠及時發(fā)現(xiàn)，視覺探測技術應用在無 人機電力線路巡檢工作中程度的高低，與高清攝像機所拍攝 的圖片或者視頻有著最直接的關系。 （ 2 ）紅外線與紫外線 探測技術紅外熱成像儀能夠提取自身溫度超過周邊溫度的 異常升溫點，利用紅外熱成像儀能夠對電力線路中線夾、絕 緣子等的異常發(fā)熱現(xiàn)象進行及時發(fā)現(xiàn)；紫外熱成像儀能夠接 收設備放電中產生的紫外光訊號，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，進而提升電力線 路的安全運行。但是需要注意的是，因為太陽光或者其他人 造光源中也含有紫外光訊號，會對紫外熱成像技術應用在電 力線路巡檢工作中產生一定的影響，相關人員在進行數(shù)據(jù)分 析時，需將這部分因素考慮在內。結語 總體上看，無人機技術在電力巡檢中的應用研究，為 電力巡檢的信息管理、實時信息的收集和傳輸、檢查結果的 智能管理以及任務評估方面提供了新的解決方案，帶來了有 效的技術支持。通過在電力巡檢工作中連續(xù)運行無人機巡檢 系統(tǒng)，并將北斗導航系統(tǒng)應用于無人機巡檢系統(tǒng)，使得無人 機線路巡檢成為一種更安全、更高效的巡檢