輸電線路無人機巡檢技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及相關(guān)問題分析 鄭楠

輸電線路無人機巡檢技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及相關(guān)問題分析鄭楠摘要：在社會經(jīng)濟發(fā)展的同時，我國電網(wǎng)建設(shè)的速度也在日益加快，傳統(tǒng)的電網(wǎng)巡檢模式已經(jīng)不能有效的滿足當(dāng)前電力發(fā)展的需求。在電網(wǎng)巡視工作中運用無人機技術(shù)應(yīng)用可為其工作提供一定的便利性，同時有效的提高電網(wǎng)巡視工作效率。筆者根據(jù)自己工作經(jīng)驗，首先闡述了無人機在輸電線路巡檢中的優(yōu)勢及不足，并對無人機巡檢輸電線路技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展前景進行了深入的分析，旨在進一步幫助電力電網(wǎng)的維修及巡檢。關(guān)鍵詞：無人機；巡檢；輸電線路技術(shù)1無人機技術(shù)的概述1.1技術(shù)要素一般情況下，四旋翼無人機（M4R）和遙控直升機（UH）是專門用于輸電線路巡檢工作的，其中M4R主要由地面站和M4R無人機兩部分組成，M4R是采用4個旋翼對稱分布形成的氣動布局，具有良好的懸停、起降能力，M4R可以攜帶無線微型高分辨率圖像采集設(shè)備、無線圖像傳輸設(shè)備等，能采集高清晰輸電線路的特定目標，同時還能實現(xiàn)遠程傳輸。UH主要由地面攝像監(jiān)視與操控系統(tǒng)、影像采集傳輸設(shè)備、減振懸掛裝置、遙控直升機本體等組成，UH在飛行過程中，能采集輸電線路的目標視頻圖像，并通過無線圖像傳輸設(shè)備傳輸?shù)胶笈_，這樣工作人員就能及時判斷輸電線路存在的故障。1.2功能概述M4R無人機在巡檢過程中，會直接受到地面站的引導(dǎo)，沿著輸電線路飛行，在保持與輸電線路的安全距離下，達到設(shè)備附近，M4R無人機的主要功能是自主懸停在特定的空間位置中，確保在最合理的角度進行圖像拍攝，在對圖像采集設(shè)備和被檢測設(shè)備進行調(diào)整時，工作人員可以通過調(diào)節(jié)M4R的減振云臺和航向完成。UH無人機是通過人工遙控飛行到輸電線路附近，在保持與輸電線路安全距離的前提下，懸停在設(shè)備附近，然后實施圖像采集及傳輸。M4R地面站的主要功能是保持與M4R無人機的遙控遙測通信，并引導(dǎo)M4R無人機飛行到預(yù)定的位置。地面站還具有接收無人機傳輸檢測圖像、控制無人機云臺狀態(tài)、控制飛行狀態(tài)等功能。2無人機巡檢輸電線路技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢和劣勢2.1無人機巡檢輸電線技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢在無人機巡檢輸電線技術(shù)運行過程中，最基本的技術(shù)支撐就是自主導(dǎo)航飛行技術(shù)以及自助懸停技術(shù)，這兩項技術(shù)能從根本上提升整體項目的運行效率和價值，確保運行結(jié)構(gòu)的安全完整。不僅能確保輸電線路具備防碰撞的自我保護能力，也能實現(xiàn)巡視和檢測任務(wù)，并且能最快地尋找出線路中的故障點，特別要注意的是，在特殊天氣中，兩種技術(shù)能有效保證巡檢數(shù)據(jù)的完整科學(xué)。另外，無人機巡檢輸電線路項目運行過程中，飛行控制技術(shù)和自主懸停技術(shù)能實現(xiàn)自駕和手動兩種模式，也就是說，在無人機懸停操作過程中，管理人員能借助高清監(jiān)控錄像對輸電線路進行及時的檢查，從而對數(shù)據(jù)進行有效匯總，確保數(shù)據(jù)的優(yōu)化處理。當(dāng)手動操作無人機時，無人機能按照操作人員設(shè)定的路線集中檢查，從而確保其能對特殊圈定的路線進行集中處理和巡檢。2.2無人機巡檢輸電線技術(shù)應(yīng)用劣勢任何項目在發(fā)展的過程中，除了具備相應(yīng)的技術(shù)特色，還會遭遇一些問題和不足，特別是時間節(jié)點問題，利用無人機巡航進行操作，時間會比較短，而且工作運行不會受到無人機體積的影響。本身電池容量比較小，這就會對巡航任務(wù)造成一定的影響，在實際任務(wù)推進的過程中，臨時出現(xiàn)的時間問題都會造成項目推進進度受損。另外，無人機的實際控制范圍比較受限，一般維持在1000m左右，若是超出范圍，無人機的巡檢數(shù)據(jù)會失去準確性。加之無人機項目不能對收集到的圖像進行有效的缺陷分析，這也就導(dǎo)致圖像在傳遞的過程中不能進行及時性的糾正。3無人機巡檢輸電線路技術(shù)應(yīng)用3.1常規(guī)應(yīng)用其主要是指對輸電線進行常規(guī)的巡檢，供電公司的技術(shù)部門依照輸電線路的巡檢計劃，對其進行常規(guī)性和周期性的巡檢。數(shù)據(jù)的收集、現(xiàn)場地形優(yōu)化探查以及線路走廊的實時監(jiān)控這些都是日常巡檢的主要內(nèi)容。電力公司工作人員由于受地形因素的影響，很難近距離的接近桿塔，所以根本無法細致的觀察線路，同時也很難發(fā)現(xiàn)電路所存在的各種問題，這對輸電線路的安全及輸電線路的巡查效果都造成極大的影響。自從無人機巡檢作業(yè)得到有效的推廣，使其諸多的供電公司都從自身的實踐情況出發(fā)，充分的利用無人機巡檢輸電線路設(shè)備及技術(shù)對積極的開展的線路的巡線工作。比如，某供電公司為更好的巡檢山區(qū)的輸電線路，曾購買了5臺大疆精靈4無人機和9架大疆S900無人機，使用至今無人機巡檢了數(shù)百公里的輸電線路，巡視輸電桿塔600余基，并查找出缺陷100多處，有效的實現(xiàn)了無人機巡查的常態(tài)化。將其運用到輸電線路的常規(guī)檢查中，其優(yōu)勢體現(xiàn)的非常的明顯，能有效的將航線動態(tài)規(guī)劃系統(tǒng)及GPS定位導(dǎo)航系統(tǒng)結(jié)合起來，于此同時也將實際需求和模塊化設(shè)計結(jié)構(gòu)有機的融合在一起，實行自控結(jié)構(gòu)優(yōu)化，進而有效的降低電網(wǎng)故障巡檢的風(fēng)險和成本，極大的減輕工作人員的負擔(dān)。3.2雷擊故障檢查無人機巡檢輸電線路技術(shù)故障的應(yīng)用，主要體現(xiàn)對雷擊故障點查找。據(jù)調(diào)查顯示，影響輸電設(shè)備及線路安全的關(guān)鍵因素就是雷害，其中在輸電線故障中雷擊跳閘而引起各類故障占據(jù)了很大的比例。其最容易引起絕緣子閃絡(luò)放電，而后果就會導(dǎo)致絕緣子導(dǎo)線掛點鐵構(gòu)件融化堆積，絕緣子與其體表的釉層分離，網(wǎng)狀裂紋會逐漸布滿玻璃體外表，或者是燒傷其絕緣子，有些時候絕緣子閃絡(luò)會在表面上留下十分明顯的燒傷痕跡。通常情況下，憑借肉眼很難發(fā)現(xiàn)其金具和絕緣子串存在的問題，即使是使用人工登陸檢查，也有存在著一定的盲區(qū)，將其無人機巡檢輸電技術(shù)應(yīng)用到其中準確的找到其故障點。3.3特殊、細微缺陷巡檢其主要表現(xiàn)在，借助電力技術(shù)參數(shù)對其電路的特殊區(qū)域和情況進行巡檢，或者是一些區(qū)域中的雜物處理及清除。于此同時，在有些時候無人機巡檢輸電線路技術(shù)的特殊應(yīng)用，還要輔助相關(guān)工作人員對其電路工程放線，其主要的工作原理就是在無人機上配備陀螺穩(wěn)定紅外線成像儀設(shè)備以及可見監(jiān)視器，對其輸電線起到一定的檢測作用和錄像作用。4無人機巡檢運行中典型故障原因分析及措施建議4.1無人機巡檢典型故障案例原因分析（1）案例一為丟星故障。無人機在距塔線較小距離飛行時，有時容易突然丟星，無人機在重新定位過程中位置晃動，撞擊塔線導(dǎo)致摔機。經(jīng)過事后分析可知，飛行過程中，GPS模塊與通訊板的連接線脫落。無人機重新定位過程中，飛控手未及時切換至手動模式接管無人機是無人機出現(xiàn)丟星現(xiàn)象的主要原因。因此，針對上述原因，解決方案包括改進連接線固定措施；優(yōu)化任務(wù)設(shè)備，在要求的安全距離下可獲取清晰影像；加強應(yīng)急操控能力等。（2）案例二為動力丟失現(xiàn)象。無人機在巡視過程中，有時出現(xiàn)異?；蝿?，機體不受遙控器控制，出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)，隨后動力丟失，呈自由落體墜落。經(jīng)過分析，造成無人機動力丟失的原因為，電池插頭連接時未可靠固定，出現(xiàn)松動現(xiàn)象，飛行時飛控斷電。在此建議對電池連接插頭進行更換，采用反鎖固定方式，可大大降低無人機動力丟失現(xiàn)象的發(fā)生機率。經(jīng)過多次故障分析可知，無人機巡檢系統(tǒng)主要技術(shù)指標基本固化，技術(shù)實現(xiàn)上不存在困難，目前應(yīng)用中出現(xiàn)的問題基本是廠家生產(chǎn)質(zhì)量良莠不齊，主要表現(xiàn)為：（1）選用的動力電池性能降低，使用中出現(xiàn)鼓包現(xiàn)象；充放電壽命不滿足要求；容量降低，導(dǎo)致續(xù)航時間降低等（2）選用的圖傳、數(shù)傳鏈路性能降低，使用中常發(fā)生閃斷現(xiàn)象。飛行穩(wěn)定性和可靠性不夠；（3）選用的任務(wù)設(shè)備性能降低，成像質(zhì)量降低；（4）其它問題，如地面站續(xù)航時間不足、任務(wù)設(shè)備續(xù)航時間不足、插接件連接未有效固定等。4.2措施建議為了解決上述問題，無人機設(shè)備廠商應(yīng)該結(jié)合輸電線路具體的運行環(huán)境，完善無人機在材料、結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)等方面的優(yōu)化設(shè)計，并在生產(chǎn)前進行相關(guān)產(chǎn)品定型試驗，電力運行部門作為無人機巡檢使用單位，更應(yīng)該對無人機巡檢系統(tǒng)進行嚴格的入網(wǎng)檢測和驗收，提高無人機巡檢系統(tǒng)的可靠性和實用性。5無人機技術(shù)的未來發(fā)展在未來的發(fā)展中，無人機巡檢技術(shù)有著良好的發(fā)展前景，首先是性能的改進，應(yīng)該進一步提高無人機的續(xù)航能力，拓展巡檢范圍，同時提升無人機在惡劣氣象條件下的作業(yè)能力，保證無人機運行的穩(wěn)定性；其次是機型的改進，需要針對無人機在線路走廊巡查、故障查找、線路缺陷分析等不同的方面，對無人機的機型進行深入開發(fā)和改進，為一個班組配備多種不同型號的無人機，以適應(yīng)不同環(huán)境和不同任務(wù)的要求；然后，應(yīng)該對無人機的具體作業(yè)模式進行深入分析和研發(fā)，確保其能夠真正實現(xiàn)自動化和智能化，在自動控制、自主能源補給以及自主缺陷識別等方面取得更大的進步。6結(jié)束語輸電線路的運行狀態(tài)對整個電力系統(tǒng)的持續(xù)運行有十分重要的意義，做好輸電線路巡檢工作是十分重要的，將無人機技術(shù)應(yīng)用在輸電線路巡檢中，能有效地提高輸電線路巡檢效率，提高輸電線路的可靠性，因此，在實際工