电力输电线路巡检中无人机技术的运用

田河 邝凡 巫伟中 韦海坤 徐力斌

（广东电网有限责任公司东莞供电局 广东省东莞市 523000）

1 前言

为了保证整个电力输电线路的完整性，一个非常重要的前提就是电力设备的完好性，然后使用无人机的摄影问题排查技术，电力系统输电线路的相关工作人员可以快速、准确地获取高质量、高分辨率的周围地理环境的相关信息，无人机采集所获取的信息有着较高的直观性，有助于工作人员对线路环境形成清晰的认识。从而可以确保输电线路的完好性，进而可以提升整个运维组织的办事效率，在本篇论文中将会深入理解无人机的各种使用技能和运用方式。

2 在电力输电线路巡检中无人机的应用概述

2.1 无人机的应用优势

（1）借助无人机可以完成架空线路高空巡检作业，并快速查找高压输电线路故障点，为后续故障检修提供参考和借鉴；

（2）使用这种技术，可以减少传统的登高作业方式，与此同时电力员工可以通过无人机反馈回来的信息判断具体的故障，并快速查找高压输电线路故障点，为后续故障检修提供参考和借鉴；

（3）在一些比较不方便作业的区域，使用这种技术可以实现快速准确地找到故障，并快速查找高压输电线路故障点，为后续故障检修提供参考和借鉴；

（4）高压绝缘子还有一些金具在进行局放检测时，可以大大降低工人的工作强度，具有非常明显的优点。

2.2 输电线路巡检方法

目前使用最多的运维手段主要有：人工的日常运维，使用机器人进行线路检查，还有使用载人直升机进行检查和使用一些无人机技术进行日常的运维。随着电力线路的大力建设，普通的人工巡检方式已经无法满足现在的巡检需求了，所以后面引入了无人机进行线路巡查检验，在一些高压输电线路，这种检测方式的精度非常的高。但是这种检测方式也有非常多的不足，工作的速率非常地慢，跨越障碍物的能力很差，各种不足，很快限制了其在电力行业中的大量投入。使用载人直升机主要也是运用一些成像技术，使用这种技术可以清晰地拍出线路的图像，但是这种方式的成本实在太高，还存在管理与技术复杂性高、综合性高的特点，因此适用范围较小。此外，无人机巡检方式具有成本低、操作简便等特点，在电力企业的线路巡检工作中发挥着重要的作用。

3 无人机巡检系统及运行

3.1 无人机巡检内容

一是正常巡检。根据架空输电线路实际巡检需要，进行周期巡检，且巡检设备无需全部装备，而是有选择性地搭载巡检设备，并进行可见光和红外测温等项目的巡检作业。其中可见光巡检作业主要是对线路中的导线、绝缘子串、固定螺栓、通道环境、附属设施等外部的、易见的异常情况进行检查。红外测温巡检作业的对象主要是导线压接管、导线线夹、绝缘子等具有连接或焊接部位的发热异常情况。二是故障巡检。故障巡检是在架空输电线路发生故障后，利用无人机搭载的故障巡检设备，对可疑区段线路进行全方位故障巡查，从而快速、准确地排查出故障原因和故障点，并据此执行保护动作。在工程实际中，还可以根据输电线路的实际运行状况来扩大故障巡查范围，有助于全面分析和排查架空输电线路中的其它异常情况。

3.2 无人机巡检系统

无人机巡检系统包括无人机、通信设备、机载设备和地面站四大子系统，其中各部分之间具有功能的独立性和相关性。具体而言，在机体上装配相机或摄影机，并通过与地面站之间建立遥控指令，可以对电网输电线路中的重点部位进行有针对性的拍照取样。无人机地机载设备是其获取输电线路图像信息的重要工具。其中无人机的规模可以根据任务量以及任务要求合理选择，主要包括大型旋翼无人机、中型旋翼无人机和小型旋翼无人机。其中供电系统作为无人机工作的主要动力来源，对于保证巡检工作的正常运行具有重要的意义。由于电池存储的电力有限，所以为提高电动无人机巡检时间，提高工作效率，还可采用无线供电，包括感应耦合式、微波式、激光式和超声波式。

通信设备起到了联系无人机系统与地面工作站的重要作用，将无人机系统接收到的图像信息传输给地面工作站，将地面工作站的指令转送给无人机系统。实现了无人机的遥测、通信、采集定位的有效协调，不仅需要接收来自地面控制中心的控制信号，而且还可以完成导航、巡线、避障等工作；由于无人机线路巡检工作涉及到的数据十分庞大，因此还需要把巡检过程中拍摄的照片与巡检所得数据通过无线网络，及时而准确地传输到地面信息处理中心，以此来提高数据传输的质量和效率，进而提高无人机线路巡检质量。

3.3 无人机操作注意事项

应用无人机设备开展架空输电线路巡查时，由于无人机在飞行时会受到建筑物、杆塔和树木等的影响。因此必须对无人机的飞行状况做出严格要求，以其中的起飞高度为例，需要在无人机起飞以开展工作之前对巡检区域较高障碍物的高度进行调查。无人机设备的飞行高度必须严格控制在高于障碍物 2.5-5m 处。为保证无人机设备操作的合理性，提高设备的运行效率，巡检操作人员需提高对无人机与相关设备的使用熟练程度与操作的准确度。熟读设备操作手册，牢记相关参数，掌握操作技巧。此外，在无人机正式巡检前，还有一项重要的准备工作，即对设备进行校准，对其中如飞行高度、返航点和电量警报等重要的参数项需要实时监测和有效控制。

4 无人机在电力系统输电线路巡检中的应用

4.1 电力系统输电线路巡检面临的问题

在电力系统输电线路巡检工作中，相关的技术人员是主要的操作者，技术人员的专业技术直接影响到电力系统输电线路巡检的安全性和稳定性。而一些技术人员不具有足够的专业素养，不注重自身综合素质的提升，极大的限制了电力系统输电线路巡检效率和质量。比如，有些地方就实现了从“双脚丈量”到“科技巡检”。去年开始，广东供电公司输电运检中心开始使用无人机对线路实施无人机精细化巡视，彻底结束了翻山越岭巡检电路的历史。2020年，某供电公司从无人机出入库、充放电、维修和应用管理等方面建立出入库系统，规范17 架各类型无人机管理，保证所有无人机始终处于“待命”状态。不定期开展无人机业务培训，健全无人机工作机制。截至去年底，广东供电公司输电运检中心已应用无人机在线路验收、故障巡视、现场勘察、辅助带点作业等领域开展工作，巡视重要线路30 条、杆塔1230 座，发现各类缺陷720 处。并组建了无人机作业班，配备4 名“飞手”，承担中心所辖输电线路的巡视工作，探索和实践无人机新技术，全面推进无人机智能巡检技术应用。

4.2 无人机巡检的实际应用

借助于无人机的摄影问题排查技术，电力系统输电线路的相关工作人员可以快速、准确地获取高质量、高分辨率的周围地理环境的相关信息，无人机采集所获取的信息有着较高的直观性，有助于对线路环境的认识。无人机可以实现从“人工操控”到“自主巡航”。如某供电公司组织无人机工作，3月17日上午，短短15 分钟，无人机组就完成了330kV 输电线路的自主巡查。由于操作人员的技术水平和试验模式不同，检查质量和结果存在误差，存在一定的操作风险。”周洪臣介绍，USAR 自动无人机驾驶检查后，只有监护人才能完成所有检查工作，降低了工作成本和作业强度，使工作更加规范化、安全化，检查效率大大提高，借助新技术，无人机可实现高精度自动逐站、逐塔巡线、数据实时返回等功能，并自动完成日常巡更工作，即使拇指大小的螺丝松了，也逃不过无人机的眼睛，目前无人机装备TEM SIDO 系统，用于从线路走廊的高精度激光云中购买数据，并完成了340 公里云点地震测线的实际三维建模场景，由于无人机采集所获取的信息有着较高的直观性，有助于工作人员对线路环境形成清晰的认识。

在电力系统输电线路的问题排查中应用无人机是十分可行且十分必要的，有着广阔的应用空间和发展前景。无人机巡检技术可以代替人工，完成特殊情况的作业，且无人机受到环境因素的干扰较小，为进一步提高效率，还可以对线路进行立体模型的构建，对线路进行优化。

4.3 在应急抢修工作现场勘察中无人机的应用

如今，随着突发事件、自然灾害等因素的影响，导致电力输电线路故障时有发生，严重危及人们的用电安全。此时，就需要做好电力输电线路的巡检工作，而应急抢修工作必不可少，但是由于故障点可能位于山间，随着黑夜的降临，现场勘察越发显得复杂，传统地面照明设备由于地形原因无法顺利开展工作，增加了抢修工作的难度。将无人机应用到应急抢修勘察之中，还能够对抢险救灾现场的设备受损情况及时拍摄，从而为后续抢救方案的设计提供良好的现场依据，为保证高效率的抢修救灾工作争取更多的时间。

例如，无人机到达检测位置，采集装置挂载到位，开始影像采集！5月31日，在福州220 千伏长南Ⅱ路9 号塔下，一架无人机缓缓升空，下部挂载着一套数字射线成像检测设备，平稳地向离地四十多米，悬挂在铁塔上的耐张线夹靠近。不到1 分钟，耐张线夹的内部结构图像实时清晰地呈现在地面工作站的屏幕上，这也意味着国网广东电科院联合国网福州公司顺利完成了省内首次“无人机+数字射线成像”输电线路耐张线夹内部结构“透视”检测工作。

据了解，安装在220 千伏及以上输电线路铁塔上的耐张线夹相当于整条线路的“支点”，连接着两级钢塔间的导、地线，承受线路的全部张力，其压接质量直接关系线路安全稳定可靠运行。近年来多采用X 射线检测方法进行抽检，需要作业人员携带笨重的射线设备攀登铁塔，不仅工作强度大、检测效率低，还存登高作业风险。

对此，广东院成立技术攻关团队，基于前期技术储备，联合福州供电公司全力开展技术攻关，着力研究开发“无人机+数字射线成像”输电线路耐张线夹透视检测技术。经过数月潜心研究，广东院技术攻关团队攻克了射线透照布置、检测系统轻量化、电磁干扰屏蔽、仿真计算、无人机结构与飞控定制化设计等技术难点，研发可由无人机携带，小型化、轻量化的数字射线成像设备及搭载平台，并由地面工作站进行远程操控，实时传输检测数据，成功将无人机与数字射线成像检测技术相结合，将原先需要4 个工作人员约1 个小时才能完成单个耐张线夹检测，进一步缩短为整个检测过程耗时仅6 分钟，效率至少是人工作业的十倍，而且避免了登高作业的风险；获取的图像内部结构清晰，可为耐张线夹压接质量情况“信息库”提供数据，推动“无人机巡视”向“无人机巡检”转变，助力推动输电线路智能运维转型，提升客户用电满意度，支撑新时代“双满意”工程。

下一阶段，广东院将针对不同线路结构特点，对检测系统轻量化、检测装置优化、检测结果数字化分析以及带电检测等方面进行深入研究，助力推进无人机巡检作业，为“三跨”等架空输电线路金具压接质量基建验收、运行监督等提供强有力的技术支撑，全力迎战“迎峰度夏”。

借助无人机，能够对影像死角有效避免，保证抢险救灾现场的实时监控。整合应急信息，能够对不同信息资源有效整合，从而促进应急指挥信息系统发挥作用。

5 小结

总而言之，无人机应用于输电线路的巡检中属于一个新的发展方向，还需要相关电力企业培养相关人才，从而促进电力系统输电线路巡检的健康、可持续发展，为其注入强大动力的同时，促进电力系统中线路巡检工作质量和效率的提升。