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架空输电线路无人机应用研究

郭文杰 程海涛 朱松涛 刘俊男 王泽昭

国网通用航空有限公司,北京,102209

摘要: 随着我国经济的快速发展,电力基础设施的建设呈逐年上升的趋势,这大大增加了后期对于架空输电线路的巡检难度。而将无人机应用于架空输电线路的巡检工作中,则可以使巡检工作更加方便、简单,从而降低工作难度。基于此本文对架空输电线路无人机应用进行探讨,分析了该技术的相关管理标准,并提出了具体策略,以期能够为我国电力工程发展建设提供有效推动力。
关键词: 电力行业;架空输电线路;无人机;实际应用
DOI:10.12721/ccn.2021.157105
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当前我国无人机及时被广泛应用在各个行业中,从2001年以来国家电网开始探索“直升机、无人机和人工协同巡检”的工作模式,通过无人机巡检提高了架空输电线路的运维效率,并降低了相关管理维护工作的成本,为我国后续电力行业发展提供了有效推动力。因此需要对此技术加大关注力度,结合现代化手段将技术应用不断完善,避免出现各类应用风险问题。

1 无人机在架空输电线路中的应用概述

1.1架空输电线路概述

电力基础设施包括架空输电线路,架空输电线路的优势较为明显,现已成为我国大部分地区主要的输电方式。为了保障电力系统的正常运转,需要对架空输电线路定期进行维护和检修,但在巡检过程中受到地形地貌的影响,工作开展难度较大,且会消耗大量的人力、财力资源,因此无人机技术被广泛应用在了电力巡检过程中,提高了工作开展的整体效率。无人机有利于解决巡视盲点和检修困难的问题,能够第一时间掌握现场故障情况,有助于降低输电线路运行维护成本,为事故抢修和重大保电提供技术支撑[1]

1.2无人机技术概述

无人机指的是无需人工驾驶的小型飞机,可以将其理解为借助于遥控或自动驾驶技术来完成相关任务的飞行载具,应用中可以设定航迹规划对地面进行拍摄,借助遥感影像完成高分辨率控制。无人机航测技术飞行控制系统是核心要求,如建立地面站系统并借助数据处理软件处理信息,从而提高项目开展的效率,在巡检中可通过GPS的导航定位信号获取无人机的位置信息,了解无人机的飞行姿态、参数、轨迹等信息,根据实际需求搭载不同的相机获取画面,最后通过图像分析获取相关数据,完成既定任务目标。1.png图1.架空输电线路无人机应用

2 架空输电线路无人机技术管理标准

2.1管理要求

我国在2008年量研究人员投身于该项技术的发展性研究中,并对该项技术的应用进行了规范,使其在各项工作中的应用逐步走向成熟。我国在技术发展中也提出了相关的技术管理标准,国内现行相关技术标准涉及到技术运行的作业安全管理、设备配置方法,相关标准日益成熟,但各项标准的水平还略显不足、亟待加强,需要在实际工作开展中对此进行完善[2]

2.2管理标准

国内相关机构正在编制《架空输电线路固定翼无人机巡检系统》,对系统技术要求、试验方法提出规范,其中包括《架空输电线路无人机巡检作业技术导则》;《电力无人机巡检作业安全工作规程》;《电力行业无人机巡检作业人员培训考核规范》等,旨在全方位保障技术运行稳定。为了能够保障架空输电线路巡检工作质量,需要进一步完善架空输电线路无人机巡检技术的标准体系,以此推动技术应用发展与我国电力行业安全发展。

3 架空输电线路无人机应用的具体策略

3.1航测作业设计

航测作业设计需要对区域的情况进行全面了解,搭载高清摄像机予以综合利用,通过更换高清摄像头提高拍摄数据图片成像的清晰度,使色差和实际的地形颜色差距也能够随之缩小,保证地形层次区分。同时应考虑与传统的作业方法相结合的方法进行测量,再用全站仪测量界址点,在应用中至少确定四个精度均等的已知点,3个点用作参数计算,1个点作为校正点,通过照片形式反映所观测区域的具体影像,保证设计辅助研究及精度检验。

3.2进行智慧巡检

从架空输电线路的全方位远程监控系统建立开始,基于云端层面部署监控平台实施后台监管,采用到续航能力在50min以上的无人机,整个巡检过程采用到中央控制系统对机巢实施远程管理,以便于按照提前规划好的航线完成自主飞行巡检工作。在机巢控制系统中还加入了自动充电模块,所有巡检数据都会自动上传到后台管控中心,按照既定的标准要求完成整个数据采集流程[3]

3.3查找销钉级缺陷

运用无人机查找输电线路杆塔上的销钉级缺陷,需要将无人机距离杆塔及导地线的距离拉近,要求无人机操作手熟练掌握技术应用,把控好距离的“度”,这样一来,避免故障的发生。无人机的自主悬停功能要求更高、像素要求更高,在查找输电线路杆塔金具的销钉级缺陷时,需要做到精准定位和精准聚焦,在新手操作的过程中不应急于求成,避免出现操作风险事故。

3.4实时故障监测

人工登杆塔进行故障巡查的安全风险大,采用无人机配合巡查,能够达到很好的效果,比如故障放电点位位置较差,可运用无人机进行近距离查看,判定故障点的位置和具体原因。国内架空输电线路无人机巡检技术研究方向明确,某电力企业将无人机应用在山林、河沟蔓延区域的线路故障巡查工作中,实时开展线路故障查找,最终起到事半功倍的效果。

3.5作业安全管控

无人机巡检技术应用中稍有不慎是可能损害电路的,因此需要严格依照国家提出的安全作业标准来实施,同时兼顾作业安全管控与无人机应用价值,借助无人机可视化综合管理系统进行视频实时回传,让无人机在巡检中保持良好的安全性。如国内某电网公司对无人机的飞行数据进行记录,通过搭载不同的模块完成相关操作,实现无人机巡检作业全过程监管,并在此过程中优化了记录器,将作业安全管控进一步完善,避免了工作中出现风险事故。

结束语:

我国针对架空输电线路无人机巡检技术提出了相对完善的技术管理标准,也提出了多种有良好应用价值的关键技术概念,按照当前我国的发展速度,未来无人机技术将会搭载更多模块发挥自身作用,且此目标可以在短时间内实现,最终使我国架空输电线路无人机巡检技术水平达到新的层次。

参考文献:

[1] 赵太飞,李晗辰,张港. 无人机巡检电力线放电的紫外探测及定位[J]. 光学精密工程,2019,27(11):2296-2304.

[2] 吕晓丽,姜航,李文辉. 基于无人机主动导航的电力线检测与定位[J]. 兵器装备工程学报,2020,41(10):210-214.

[3] 彭泓,李红利,杜宇,等. 电力巡线无人机航拍图像拼接算法[J]. 计算机应用与软件,2020,37(5):243-248,255.