论文部分内容阅读
摘要：随着我国对电网稳定性要求不断提高，传统的人工巡检方式存在劳动强度高、效率低、巡视视角受限等问题，为了满足电网运维工作的需要，急需探索新的电网运维形式。无人机具有响应速度快、自动化程度高、应用范围广、经济性好、巡视质量高等特点，无人机技术的快速发展为电力巡检提供了新平台，开创了电力巡检新模式，促进了输电运维工作的发展与进步。
关键词：人工巡检;无人机;电力巡检
随着我国社会经济快速发展，对电力系统运行的稳定性和安全性要求越来越高。我国幅员辽阔，山地、丘陵地区较多，气象条件也比较复杂，传统输电线路的维护主要以人工巡视为主，输电运维工作效率与质量都较低。随着科技的发展，无人机的出现和应用对许多重要领域产生了深远影响。无人机具备灵活性高、反应速度快、成本低以及实时性强等特点，将无人机应用于输电线路运维工作中，可以有效提高线路运维工作的效率与质量，合理使用无人机，将为电力系统的安全、稳定运行提供充分的保障[1]。
1 传统人工巡检的不足
随着高压输电线路运行管理模式的改变及其电网规模的不断扩大，常规人工电力巡线面临巨大挑战：劳动强度大、工作条件艰苦，劳动效率低;当电网遇到紧急故障，输电运维人员不能及时到达事故现场，无法把握故障严重程度，不利于故障抢修处理;人工巡视质量随着输电运维人员经验而提高，由于输电运维作业条件相对艰苦，人员流动性大，输电运维专业不易留住高素质人才。传统的人工电力巡视已经不能适应现代化电网建设与发展的需求，电网维护需要更先进、科学、高效的运维新形式。
2 无人机巡检优势
无人机巡检优势包括：便于携带、容易操控、反应快、载荷种类丰富、任务用途广泛、起降条件要求低且能够自主飞行等。相对于有人直升机而言，对无人机驾驶人员技术水平要求低，巡视成本低、安全性高。
无人机电力巡检行业优势：
第一： 无人机巡检的应用能够提高电力运维工作的速度和效率，减少停电时间，产生巨大的经济效益。
第二： 无人机巡检可以降低输电运维人员的劳动强度，相比载人直升机进行输电线路巡视，作业人员更安全，成本更低。
第三： 无人机提高了电力线路巡视质量。常规人工巡视由于视角原因，塔上金具外侧部分的缺陷不容易发现，无人机既可以沿线路外侧飞行又可以在内测飞行，因此能够提高巡视的质量。
3 无人机在电力巡检中的应用情况
1）固定翼无人机巡检
固定翼无人机具有快速响应的优势，适用于自然灾害预警巡查飞行和灾后事故应急飞行。通过大范围快速巡查，第一时间掌握灾害状况，通过航拍测绘掌握地面受灾程度，地面监控人员将实时航拍数据反馈给输电管理部门，以便相关部门快速准确的对输电线路受损情况进行定损评估，为开展电网抢修工作赢得宝贵时间。
2）旋翼无人机可见光巡检
旋翼无人机可见光巡检主要应用于输电线路常规精益化巡检中，主要巡检内容包括：杆塔本体（有无鸟窝、 倾斜、塔材是否被盗等）、基础（有无沉降、塌方、冲刷、外破施工等）、通道环境（有无违规建筑和超高植被等）、导地线（有无断股、散股、异物悬挂等）、金具（是否锈蚀，螺帽缺少、松动，螺栓是否缺开口销，防振锤是否滑移等）、绝缘子（有无闪落迹象、破损、污秽、异物悬挂等）、接地装置（接地体外露、接地引下线断开等）、附属设置（杆号牌挂错、警示牌缺少模糊等）等8大类。
利用多旋翼无人机搭载的可见光设备采集输电线路设备相关信息，巡检任务完成后，地面工作人员对采集的图片信息进行查看，对发现的缺陷，根据检修计划制定相应的检修方案。
3）旋翼无人机红外巡检
旋翼无人机红外检测是利用无人机搭载的热成像设备采集设备的温度数据，通过温度对比分析，发现隐蔽性较强故障点，再结合可见光巡视数据进行诊断分析，故障检测准确性大大提高。无人机搭载热成像设备夜间巡检项目包括：导线（有无红色发热点）、线夹（有无接触点发热）、引流线（有无发热点）、绝缘子（有无击穿发热）、杆塔（有无击穿发热）、耐张管（有无发热）等。
4）无人机在输电带电检修中的应用
无人机在输电线路带电检修工作中的应用主要有：水冲洗无人机进行绝缘子清扫，无人机绝缘子测零、喷火无人机清除杆塔异物等 [2]。无人机在输电线路带电作业中的应用，提高了输电带电作业效率，减轻了带电检修人员工作强度，更重要的是可以减少带电作业中高坠与触电两大风险，保证了检修人员的安全，对输电线路检修工作具有十分重要的意义。
5）无人机在线树距离管控中的应用
输电运维中一项重要工作为线树（线竹）距离的管控，线路距离控制不好，很容易引起线路放电、跳闸，造成巨大经济损失。传统线树距离一般靠输电运维人员的工作经验进行判断，由于人的视觉误差，误判几率大。有时为了把控好线树距离，造成大面积树木砍伐，破坏了当地环境，与林业部门、当地群众矛盾不断。
随着激光雷达与无人机技术的发展，利用无人机搭载激光雷达设备对输电线路通道进行三维扫描建模，可以快速发现线路走廊下方及周围是否存在超高树木[3]。根据树木的生长特点，将树高信息导入采集数据中，可以预判线树距离，制定合理的修枝砍伐计划。无人机激光雷达巡检系统的应用提高了输电运维工作的效率与精度，大大提升了输电运维工作的可靠性。
4 无人机在电力巡检中面临的挑战
无人机在电力巡检中优势在于减轻运维人员室外工作强度，提高工作效率与运维人员安全性，但实际应用中也发现存在一些不足。
a、单次采集数据量有限，采集有效性低，在巡检过程中对巡检目标需要多次拍摄才能弥补由于任务载荷对焦失败的不足，无法准确对准目标等问题，前端拍摄大量信息多为无效性信息。
b、大批量采集一致性差，不具备重复对比的能力，相同故障点数据每次采集信息都不具备归一性，存在重复拍照或者漏拍问题，无法通过GIS信息进行统一处理。
c、数据采集受限制，提高数据采集的有效性是整个数据采集流程的核心。
5 小结
将无人机应用到输电线路巡检工作中，开辟了输电线路运维新形式，具有十分重要意义。
第一：在巡检周期内提高重点区段、大负荷线路巡检次数，保证电网安全运行。
第二：快速准确掌握电力线路故障情况，制定有针对性的抢修方案，减少停电时间。
第三：利用无人机对线路走廊进行三维扫描，准确把控线树距离，解决了输电运维工作中的一大难题。
第四：利用无人机开展带电运检，减轻了输电运检人员工作強度同时提高运维工作的安全性。
参考文献
[1] 莫文华. 研究输电线路巡检中无人机的运用及发展[J]. 通讯世界. 2016，09：77-81.
[2] 万宏伟. 电力线路巡检技术的优化和发展[J]. 广东输电与变电技术. 2008，04：88-93.
[3] 徐展. 一种激光雷达导航的全自主智能无人机巡线系统[J]. 浙江电力. 2017，06：70-75.
姓名：成广生（1987.05.06），性别：男，籍贯：福建新罗，民族：汉，学历：研究生，职称：工程师，职务：高压线路带电检修工，研究方向：输电线路运检。
关键词：人工巡检;无人机;电力巡检
随着我国社会经济快速发展，对电力系统运行的稳定性和安全性要求越来越高。我国幅员辽阔，山地、丘陵地区较多，气象条件也比较复杂，传统输电线路的维护主要以人工巡视为主，输电运维工作效率与质量都较低。随着科技的发展，无人机的出现和应用对许多重要领域产生了深远影响。无人机具备灵活性高、反应速度快、成本低以及实时性强等特点，将无人机应用于输电线路运维工作中，可以有效提高线路运维工作的效率与质量，合理使用无人机，将为电力系统的安全、稳定运行提供充分的保障[1]。
1 传统人工巡检的不足
随着高压输电线路运行管理模式的改变及其电网规模的不断扩大，常规人工电力巡线面临巨大挑战：劳动强度大、工作条件艰苦，劳动效率低;当电网遇到紧急故障，输电运维人员不能及时到达事故现场，无法把握故障严重程度，不利于故障抢修处理;人工巡视质量随着输电运维人员经验而提高，由于输电运维作业条件相对艰苦，人员流动性大，输电运维专业不易留住高素质人才。传统的人工电力巡视已经不能适应现代化电网建设与发展的需求，电网维护需要更先进、科学、高效的运维新形式。
2 无人机巡检优势
无人机巡检优势包括：便于携带、容易操控、反应快、载荷种类丰富、任务用途广泛、起降条件要求低且能够自主飞行等。相对于有人直升机而言，对无人机驾驶人员技术水平要求低，巡视成本低、安全性高。
无人机电力巡检行业优势：
第一： 无人机巡检的应用能够提高电力运维工作的速度和效率，减少停电时间，产生巨大的经济效益。
第二： 无人机巡检可以降低输电运维人员的劳动强度，相比载人直升机进行输电线路巡视，作业人员更安全，成本更低。
第三： 无人机提高了电力线路巡视质量。常规人工巡视由于视角原因，塔上金具外侧部分的缺陷不容易发现，无人机既可以沿线路外侧飞行又可以在内测飞行，因此能够提高巡视的质量。
3 无人机在电力巡检中的应用情况
1）固定翼无人机巡检
固定翼无人机具有快速响应的优势，适用于自然灾害预警巡查飞行和灾后事故应急飞行。通过大范围快速巡查，第一时间掌握灾害状况，通过航拍测绘掌握地面受灾程度，地面监控人员将实时航拍数据反馈给输电管理部门，以便相关部门快速准确的对输电线路受损情况进行定损评估，为开展电网抢修工作赢得宝贵时间。
2）旋翼无人机可见光巡检
旋翼无人机可见光巡检主要应用于输电线路常规精益化巡检中，主要巡检内容包括：杆塔本体（有无鸟窝、 倾斜、塔材是否被盗等）、基础（有无沉降、塌方、冲刷、外破施工等）、通道环境（有无违规建筑和超高植被等）、导地线（有无断股、散股、异物悬挂等）、金具（是否锈蚀，螺帽缺少、松动，螺栓是否缺开口销，防振锤是否滑移等）、绝缘子（有无闪落迹象、破损、污秽、异物悬挂等）、接地装置（接地体外露、接地引下线断开等）、附属设置（杆号牌挂错、警示牌缺少模糊等）等8大类。
利用多旋翼无人机搭载的可见光设备采集输电线路设备相关信息，巡检任务完成后，地面工作人员对采集的图片信息进行查看，对发现的缺陷，根据检修计划制定相应的检修方案。
3）旋翼无人机红外巡检
旋翼无人机红外检测是利用无人机搭载的热成像设备采集设备的温度数据，通过温度对比分析，发现隐蔽性较强故障点，再结合可见光巡视数据进行诊断分析，故障检测准确性大大提高。无人机搭载热成像设备夜间巡检项目包括：导线（有无红色发热点）、线夹（有无接触点发热）、引流线（有无发热点）、绝缘子（有无击穿发热）、杆塔（有无击穿发热）、耐张管（有无发热）等。
4）无人机在输电带电检修中的应用
无人机在输电线路带电检修工作中的应用主要有：水冲洗无人机进行绝缘子清扫，无人机绝缘子测零、喷火无人机清除杆塔异物等 [2]。无人机在输电线路带电作业中的应用，提高了输电带电作业效率，减轻了带电检修人员工作强度，更重要的是可以减少带电作业中高坠与触电两大风险，保证了检修人员的安全，对输电线路检修工作具有十分重要的意义。
5）无人机在线树距离管控中的应用
输电运维中一项重要工作为线树（线竹）距离的管控，线路距离控制不好，很容易引起线路放电、跳闸，造成巨大经济损失。传统线树距离一般靠输电运维人员的工作经验进行判断，由于人的视觉误差，误判几率大。有时为了把控好线树距离，造成大面积树木砍伐，破坏了当地环境，与林业部门、当地群众矛盾不断。
随着激光雷达与无人机技术的发展，利用无人机搭载激光雷达设备对输电线路通道进行三维扫描建模，可以快速发现线路走廊下方及周围是否存在超高树木[3]。根据树木的生长特点，将树高信息导入采集数据中，可以预判线树距离，制定合理的修枝砍伐计划。无人机激光雷达巡检系统的应用提高了输电运维工作的效率与精度，大大提升了输电运维工作的可靠性。
4 无人机在电力巡检中面临的挑战
无人机在电力巡检中优势在于减轻运维人员室外工作强度，提高工作效率与运维人员安全性，但实际应用中也发现存在一些不足。
a、单次采集数据量有限，采集有效性低，在巡检过程中对巡检目标需要多次拍摄才能弥补由于任务载荷对焦失败的不足，无法准确对准目标等问题，前端拍摄大量信息多为无效性信息。
b、大批量采集一致性差，不具备重复对比的能力，相同故障点数据每次采集信息都不具备归一性，存在重复拍照或者漏拍问题，无法通过GIS信息进行统一处理。
c、数据采集受限制，提高数据采集的有效性是整个数据采集流程的核心。
5 小结
将无人机应用到输电线路巡检工作中，开辟了输电线路运维新形式，具有十分重要意义。
第一：在巡检周期内提高重点区段、大负荷线路巡检次数，保证电网安全运行。
第二：快速准确掌握电力线路故障情况，制定有针对性的抢修方案，减少停电时间。
第三：利用无人机对线路走廊进行三维扫描，准确把控线树距离，解决了输电运维工作中的一大难题。
第四：利用无人机开展带电运检，减轻了输电运检人员工作強度同时提高运维工作的安全性。
参考文献
[1] 莫文华. 研究输电线路巡检中无人机的运用及发展[J]. 通讯世界. 2016，09：77-81.
[2] 万宏伟. 电力线路巡检技术的优化和发展[J]. 广东输电与变电技术. 2008，04：88-93.
[3] 徐展. 一种激光雷达导航的全自主智能无人机巡线系统[J]. 浙江电力. 2017，06：70-75.
姓名：成广生（1987.05.06），性别：男，籍贯：福建新罗，民族：汉，学历：研究生，职称：工程师，职务：高压线路带电检修工，研究方向：输电线路运检。