基于无人机的输电线路运维检修技术研究.pdf

2023 年 9 月基于无人机的输电线路运维检修技术研究何璇（贵州电网有限责任公司遵义供电局，贵州 遵义 563000）【摘要】现如今袁国内科学技术正处于快速发展的状态袁使得无人机技术也在各个领域得到了广泛应用袁应用无人机进行输电线路运维检修成为电力企业安全供电的保障遥因此袁为保证无人机在输电线路运维检修环节的合理应用袁结合实际思考袁首先简要分析了无人机在输电线路运维检修环节的应用特点袁其次阐述了基于无人机的输电线路运维检修技术的应用措施袁以期为相关人员提供参考遥【关键词】无人机曰输电线路运维检修技术曰自动化【中图分类号】TM755【文献标识码】A【文章编号】1006-4222（2023）09-0056-030 引言目前我国输电线路的覆盖范围逐渐拓展，但因为架空输电线路的分布较为广泛，使得线路穿越区域受到恶劣环境、复杂地形、电力线以及杆塔等因素的影响，或是雷击、机械张力以及污秽等因素的干扰，导致导线发生断股，甚至金具腐蚀严重等问题。若长期未修复该类问题，会对电网安全造成直接影响。使用无人机协助输电线路运维检修，可以提高线路运维效率和速度，降低设备、人力以及多方面的投入，提高输电线路的可靠性，增加输电线路的适用性。1 无人机在输电线路运维检修环节的应用特点1.1 自动化调控在输电线路运维检修中，结合应用无人机技术与运维检修技术，能够缓解工作人员负担，推动电力企业的发展。并且，将电力自动化技术与无人机技术相互结合，则可完成全方位的检测操作，从而保证电力自动化控制在工作过程中不会出现问题。1.2 实时图像处理无人机具备实时图像处理功能，这不仅可以提高输电线路运维检修的工作效率，还能依靠高清摄像头来监测工作人员的施工情况。应用无人机可以实时处理图像，帮助工作人员掌握现场情况。工作人员可远程操作无人机，无须达到现场，就可根据无人机提供的实时图像掌握现场状况，这样可以节约输电线路运维检修的劳动力以及部分资源。另外，在无人机飞行过程中，工作人员也可以结合现场实际情况，根据无人机实时传输的图像和视频，远程调整无人机的飞行状态以及路径，获取更多所需的信息。1.3 飞行挂载使用无人机能够丰富输电线路运维检修技术的功能，无人机可以从不同的任务处理角度入手，承载不同的机器，完成对应的任务。例如，在测温的过程中，可以让无人机在飞行时挂载红外测温摄像头，以检测温度情况。并且，可以根据输电线路连接点的发热状态，调查分析线路是否存在山火等情况。应用飞行挂载技术可保证无人机能够完成更多信息检索工作，运维人员可及时记录这些信息，做好缺陷复核、设备测温以及检修勘察等工作。2 基于无人机的输电线路运维检修技术的应用措施2.1 视觉跟踪技术通过应用视觉跟踪技术，能够让无人机在人工智能操作下根据导航进行飞行并躲避障碍物，依靠输电线路杆塔来增强视觉跟踪效果。这样可让无人机在相对复杂的环境中提高自身应用效率，保证无人机在巡航期间不会发生频繁震动的情况，提高摄像机的稳定性1。同时，使用视觉跟踪技术能够防止无人机在拍摄时发生影像不清晰的情况，合理地检查输电线路。即便现场的跟踪难度较大，也可通过审查输电线路，了解其结构特点，防止发生错误追踪的问题2。在输电线路运维检修过程中，可能受到太阳能、风能等多方面的影响，使得现场巡航难度增加，无法电力信息562023 年 9 月保证电力系统的正常运行。所以，在进行运维检修时，应整合无人机检索到的数据及图像内容，将其及时发送到地面控制站，并根据现场作业情况，配置运维检修装置，为运维检修工作提供安全后盾。让工作人员进行任务授权，保证无人机在运维检修期间有记录，并将运维检修过程归纳成档案，建立工单并进行保存。基于无人机的输电线路运维检修流程如图 1所示。此外，为方便工作人员运用视觉跟踪技术核查无人机的问题，检查无人机在使用过程中是否存在异常，工作人员可采用状态检修的方式，对无人机进行测试以及分析，了解其是否能够正常行驶，并确认无人机的行驶线路是否符合预期，以防止无人机出现故障。若某区域存在漏电的情况，则可依靠无人机进行巡视及检测，及时确认故障位置，在保证检修人员生命安全的同时，避免线路以及环境受到干扰3。2.2 三维线路建模技术如今无人机在应用过程中多数使用二维模式，其获取的视频及图像都是以二维模式展现。为了精准掌握二维图像中的细节内容，可将无人机技术与三维建模技术相互融合。无人机在完成数据采集工作后，将视频和图像数据传输至计算机。运用计算机与三维建模软件，可以提取视频和图像内有价值的信息，并构建三维模型。工作人员根据三维模型，可以更加直观地确认高压输电线路的现场情况，从而精准掌握输电线路可能发生的故障，完成故障诊断以及动态检修操作4。2.3 激光雷达排查树障技术输电线路运维检修工作意义深厚，其中树线矛盾是重点考虑内容，要求进行树障处理。树障处理是指使输电线路与树木之间保持一定的安全距离，使线路在长期运维期间不会发生放电、跳闸等情况。但在树障处理工作中也存在以下两个难点：淤砍伐树障后，需要进行赔偿。于树木与输电线路之间的距离需要估算。所以，在进行树障处理时应加强对输电线路与树木之间距离的分析。使用传统作业方法处理树障时，工作人员需要目测树顶到线路的距离，运用心算弧垂的方式，从多个维度进行分析，以防止在观察线路的过程中出现错觉。但在此期间难免会发生误差，所以需要测定树木与弧垂之间的距离，防止发生乱砍滥伐的情况，减少对当地植被的破坏。为此，可结合专业的经纬仪、测高杆等设备进行测量，减缓巡护人员的工作负担。也可以使用无人机，运用电力巡线技术，利用轻型激光雷达采集电力走廊云数据。依靠全球导航卫星系统（global navigation satellite system,GNSS）、激光雷达扫描仪、惯性测量单元（inertialmeasurement unit,IMU）等完成现场定位，划分存储控制单元，储存更多的数据，以便检索。应用海量且高精度的云数据和机载激光雷达地面站软件，能够高效地利用电力走廊数据进行树障处理，完成输电线路运维检修5。2.4 智能避障技术受高压输电线路的影响，无人机在巡航过程中可能被植被拦截，或是被相对高大的建筑物影响。所以，应运用智能避障技术，防止无人机在输电线路运维检修工作中发生碰撞等问题。通过应用机载的信号收发器，如飞行时间（time of flight，TOF）测距方法与超声波收发器，利用光波扫描实体。通过智能定位以及屏蔽物理障碍的方式，让无人机保持良好的飞行线路，规避碰撞物，并使输电线路与无人机保持5 m 的距离，工作人员可结合现场情况进行调整，以增强避障效果。例如，某处的高压输电线路发生跳闸，若遇到雷雨或是恶劣天气，可以预测其为悬垂绝缘子的串放电问题。在应用无人机进行拍摄时，应使用智能避障技术辅助无人机。无人机在理想条件下的飞行时间是 36 min，可让工作人员规划飞行路径，在电子地图内设置重要的地标，确认好飞行路径后，方可拍摄金具、输电线路及绝缘子串情况。2.5 无线通信技术工作人员在应用无人机时，需要结合其工作优势，注重检索现场情况，在保证地面控制站与无人机获取现场作业信息，并根据现场作业信息配置运维检修装置根据运维人员提供的安全密盾对运维人员进行授权记录运维人员执行的设备运维检修过程基于工单功能归档保存运维检修过程记录图 1 基于无人机的输电线路运维检修流程电力信息572023 年 9 月图 3 输电线路无人机自主巡检系统终端设备无人机飞控无人机顺利对接的前提下，检索数据内容，并根据无人机的状态，通过远程程序执行双向交流操作。这样，工作人员就可以检索更多的数据信息，合理采用无人机进行巡视和定时拍摄等工作。并且，工作人员应根据重要的图像内容以及线路视频，及时完成输电线路运维检修工作。工作人员也可使用智能传感器确认无人机的位置，通过区域链服务器与用户终端对接，利用地面控制站来确认现场数据信息，实现对无人机的操控。然后，工作人员可以通过网络连接地面控制站，运用计算机设备传递重点内容。无人机无线通信如图 2 所示。工作人员应掌握无人机当前所在的位置，在保证无线通信安全性的同时，利用网络连接无人机，对其进行远程操作。若此时存在信号干扰的情况，工作人员应时刻与地面控制站保持联系，使无人机能够稳定运行。2.6 无人驾驶技术无人机主要依靠无人驾驶技术对输电线路进行巡检，这使无人机可以实现超视距、长时间的巡检，既节省了人工操作的时间，又能避免工作人员发生视疲劳的情况。首先，可以增加在现场内的操作定点，让无人机可以根据工作人员的要求，自主进行悬停及飞行巡检，依靠自主判断沿线进行巡检。其次，在拉开输电线路与无人机的距离时，需要提高无人机的抗风和抗干扰能力，使无人机可以在应用过程中快速起飞，在保证工作效率的同时，完成运维检修工作。输电线路无人机自主巡检系统如图 3 所示。2.7 喷火清除线路漂浮物技术应用无人机能够清除输电线路中的漂浮物。首先，在操作的过程中，需要设置 2 名工作人员，其中一名控制喷火系统，而另一位则控制无人机。优先启动喷火系统的电源，依靠手动开启总闸，运用遥控器辅助操作，保证喷枪准备就绪。同时，控制无人机起飞，让其保持在悬停点内，清理周围的异物。其次，通过第一人称主视角（first person view,FPV）的相机配合方式，让工作人员依靠肉眼观察，确认现场是否存在缠绕输电线路的漂浮物，对准漂浮物进行喷油及点火，从而彻底清除漂浮物。若一次未命中，则可结合现场情况，适当调整无人机的状态，开展二次点火操作，直至将漂浮物清除为止。最后，若漂浮物已经熔化或掉落，可以加强对现场的控制，并依靠无人机服务平台，让工作人员将喷枪总阀与喷火系统电源关闭，以完成本次操作。无人机服务平台如图 4所示。3 结语为充分发挥无人机在输电线路运维检修工作中的作用，本文结合输电线路运维检修技术进行思考，积极探讨无人机的应用优势，并确认其实践效果。工作人员高效利用视觉跟踪技术、激光雷达排查树障技术、无线通信技术、无人驾驶技术以及喷火清除线路漂浮物技术，能够简化输电线路运维维修流程，减少人工巡检工作量，并依靠先进的产品及技术，提高电力企业工作效率。参考文献1 丁楠.架空输电线路无人机运维巡检技术研究J.现代工业经济和信息化，2023，13（1）：262-263，266.2 董彬.无人机自动巡检技术在输电线路中的研究与应用D.昆明：昆明理工大学，2022.3 张川，邹和东，王伟，等.无人机在架空输电线路运检中的应用J.光源与照明，2021（10）：110-112.4 卢颖鹏.基于无人机的 ZN 电网输电线路运营管理优化研究D.广州：广东工业大学，2022.5 黄江林，王鹏，金泉.基于无人机的输电线路运维检修技术分析J.电力设备管理，2023（5）：2-4.作者简介院何璇（1996），男，汉族，贵州毕节人，本科，助理工程师，主要从事输电专业工作。区块链服务器用户终端地面控制站无人机图 2 无人机无线通信图 4 无人机服务平台无人机系统地面控制站无人机无人机系统无人机服务平台地面控制站无人机电力信息58