输电线路高空巡检中高效检修工具研究

王敏超

摘要：近年来，我国的输电工程建设的发展迅速，随着输电线路智能巡检技术的发展，采用无人机和远程红外跟踪识别技术进行输电线路巡检成为未来输电线路巡检发展的主要方向，输电线路巡检无人机是一种高效、便携、稳定的巡检设备，目前在输电线路的日常巡检工作中得到广泛应用。相关的输电线路巡检无人机安全距离确定方法研究受到人们的极大关注。基于电磁场信息的输电线路无人机巡检安全距离仿真分析，通过建立交流架空线路模型，以电力工业中广泛使用的第Ⅲ类四旋翼无人机为例，分析了其与带电导线不同距离下表面承受的電磁场信息，并根据仿真数据提出了无人机巡检安全距离。

关键词：输电线路;高空巡检;高效检修工具研究

引言

近年来，国家电网有限公司不断开展新型巡检技术研究，构建新型智能运检模式，无人机、巡线机器人等先进设备和巡检技术已成为输电线路重要巡检手段。无人机巡检具有受地形限制小、塔头巡检效果好、成本低等优势，在巡检内容和频次上可对人工巡检进行有效协同。2013年以来，国家电网有限公司积极推进构建直升机、无人机和人工协同巡检工作模式，大力推广无人机巡检应用，运检效益明显提升，架空输电线路运维已由传统人工巡检发展为“机巡+人巡”的协同巡检模式。

1无人机功率检测技术介绍

在无人机功率检查任务中，除了对无人机本身质量的特定要求外，整个系统中的每个模块还具有自己的技术特征和问题，每个模块直接影响整个系统检查的效率和准确性。

1.1巡线和避障技术

在执行常规功率检查任务时，无人机将准确跟踪任务路线，避开路线上可能存在或突然出现的障碍物，并在避让完成后继续进行检查。当前的无人机巡检技术主要通过GPS定位/导航技术和基于摄像头的视觉技术来实现，但是由于飞行过程中的恶劣天气，无人机很容易受到干扰，造成视觉异常，降低识别率。

1.2无人机姿态控制技术

无人机通常重量轻，体积小，在执行检查任务时容易受到恶劣天气的影响，变得不平衡或坠毁。同时，无人机的异常姿态也会对线路检查造成影响检测精度。当前，无人机姿态控制技术主要依赖于安装在无人机中的飞行控制器。如果无人机的姿态异常，则飞行控制器会根据当前无人机的特定姿态、线速度、角速度、加速度等来调整无人机的行为，以确保无人机恢复正常飞行并进行巡逻。

1.3无线通信技术

执行检查任务时，无人机可以维持与地面服务器的实时无线连接，并实时返回无人机状态信息，任务信息，捕获的图像，视频等数据信息，它还从地面服务器接收数据、控制信号，并提供反馈等。但是，功率检查环境非常复杂，经常充满变化和不确定性。该系统的无线通信技术需要强大的抗干扰能力，以及足够的传输速度来支持图数信息传输，确保能够及时、准确的完成输电线路的电气检查任务。

1.4故障检测技术

当前，无人机的电力检查工作包括无人机巡检时采集相关图像和视频，并由地面服务器对接收到的图像、视频等进行分析，实现输电线路的健康状态评价并确定是否存在缺陷或故障。常见的故障分析方法包括温度测量分析和线性形状分析。影响故障检测准确性的主要因素包括拍摄角度、图像和视频文件的清晰度以及分析技术的准确性等。每个部件的准确性和稳定性决定了输电线路整体故障检测的准确性，因此不可忽视。

2输电线路无人机自主巡检技术

尽管线路所在的地形地貌、风速风向等现场环境和作业时的起始地点、天气有所不同，无人机巡检路径规划都需要遵循面向大号侧先左后右、从下至上（对侧从上至下）、先小号侧后大号侧的基本原则。依据这个基本原则，不同飞手因对业务的熟练程度不同所拍摄的巡检图像大相径庭，经常出现虚焦、部件主体不突出等问题，图片拍摄效果不好将直接影响后续根据图像识别诊断部件缺陷的准确率。针对上述问题，提出了一种输电线路无人机自主巡检的实现方案，分析了无人机自主巡检作业全流程体系架构，研制了输电线路无人机全自主巡检系统，通过固化作业点，建立标准化航线库，用户可在无人机运维管控系统一键触发巡检任务，无人机将自主执行巡检任务并实时回传巡检视频，自动下载巡检图像，运维管控系统自动分类、分析巡检图像、生成巡检报告，并将自主巡检技术应用于电力输电线路巡检。巡检结果验证了无人机自主巡检技术的有效性，无人机自主巡检规模化应用将大大降低运维人员的工作难度，降低其对操控无人机技能的掌握，摆脱繁琐的数据整理，集中精力到输电专业核心技术的学习研究和电力通道隐患的治理检查。输电线路无人机自主巡检系统包含3大部分：无人机及机载计算平台、无人机机场和无人机运维管控系统（简称“管控系统”）。无人机机载计算平台基于GPU的高性能前端计算分析在作业过程中实时识别对象。无人机机场内置多组电池，可进行充电或自动更换电池，可以实现对无人机自动回收、野外存放、能源补给。管控系统对巡检任务、机场、无人机飞行作业进行实时监视和管控，实现巡检数据闭环化管理。

结语

构建优化的输电线路巡检无人机安全距离确定模型，结合参数估计和传感信息采集结果，实现对输电线路巡检无人机安全距离检测和参数自主估计，提高输电线路巡检无人机安全距离确定和优化参数估计能力，本文提出输电线路巡检无人机安全距离确定方法。采用多维传感节点自适应部署的方法实现对输电线路巡检无人机安全距离参数识别，结合点云技术，采用大数据融合和标签识别技术，得到输电线路巡检无人机安全距离参数采集的RFID传感识别模型，采用大数据多源信息融合和特征参数跟踪识别方法，实现输电线路巡检无人机安全距离参数估计和确定。研究得知，本文方法对输电线路巡检无人机安全距离确定的精度较高，提高了对输电线路巡检无人机安全距离的自适应确定的精度。

参考文献

[1]王建元，王娴，陈永辉，等.基于图论的电力巡检机器人智能寻迹方案[J].电力系统自动化，2007，31（9）：78-81.

[2]周风余，吴爱国，李贻斌，等.高压架空输电线路自动巡线机器人的研制[J].电力系统自动化，2004，28（23）：89-91.