基于無人機(jī)在配電線路巡檢中的應(yīng)用研究

基于無人機(jī)在配電線路巡檢中的應(yīng)用研究

摘要：本文對無人機(jī)的全自動(dòng)巡檢的理論基礎(chǔ)開展分析與討論，分析無人機(jī)在配電線路運(yùn)檢中應(yīng)用的主要優(yōu)勢。詳細(xì)分析無人機(jī)在配電線路巡檢的具體應(yīng)用，最后探討無人機(jī)技術(shù)未來智能電網(wǎng)發(fā)展趨勢。Keys：無人機(jī)；配電線路；巡檢；檢修；智能電網(wǎng)引言

10kV配電線路環(huán)境下若依舊應(yīng)用人工巡檢方式，不僅準(zhǔn)確率相對較低且任務(wù)完成得及時(shí)性無法獲得保障，安全風(fēng)險(xiǎn)相對較大。此外，線路過長的實(shí)際情況使得人工巡檢任務(wù)需要耗費(fèi)大量精力，無法滿足當(dāng)下對線路巡視的實(shí)際需求，這也是現(xiàn)階段主要推行無人機(jī)線路巡視模式的主要原因，無人機(jī)在配電線路巡檢中的應(yīng)用，可以大大提升巡檢效率且降低巡檢成本。1無人機(jī)全自動(dòng)巡檢模式簡述

電力系統(tǒng)在無人機(jī)智能巡檢技術(shù)的應(yīng)用背景下，整個(gè)巡檢方案更為方便且快捷。此方案的關(guān)鍵組成部分包含了數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)、無人機(jī)飛行平臺(tái)、集成化無人機(jī)地面控制站系統(tǒng)等，相互協(xié)調(diào)下可實(shí)現(xiàn)立體化電力巡檢功能。從實(shí)際應(yīng)用情況來看，由于巡檢所應(yīng)用的無人機(jī)搭載了高像素與高性能飛控相機(jī)，在數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)與地面站系統(tǒng)配合下，可首先進(jìn)行線路通道巡檢（固定翼無人機(jī)或單旋翼直升機(jī)），隨后借助于遙控圖像對線路中的地線、輸電線以及絕緣子等關(guān)鍵部分的運(yùn)行情況進(jìn)行巡檢，可保證巡檢的精細(xì)化效果。若發(fā)現(xiàn)有異常情況，可由微型無人機(jī)進(jìn)行二次巡檢，并通過作業(yè)人員分析地面站所接收的圖像對該處故障進(jìn)行判斷，從而制定妥善的處理方案。

相較人工電力巡檢作業(yè)，無人機(jī)巡檢模式優(yōu)勢更為突出。尤其是伴隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，微型無人機(jī)技術(shù)獲得了持續(xù)更新，部分電力企業(yè)已經(jīng)開始大面積推行無人機(jī)電力線路巡檢方案，取得了顯著成果?；趯ρ矙z作業(yè)情況的調(diào)查結(jié)果分析，發(fā)現(xiàn)輸電線路巡檢過程中若應(yīng)用微型無人機(jī)航空攝影技術(shù)，在將線路運(yùn)用維度水平進(jìn)一步提升的同時(shí)，也是確保線路運(yùn)營可靠性的關(guān)鍵手段，且最大限度地將設(shè)備運(yùn)維工作量予以減少，省去了較多的人工成本，全面提升了針對電網(wǎng)線路進(jìn)行運(yùn)營與維護(hù)相關(guān)部門的自動(dòng)化水平。2無人機(jī)在配電線路運(yùn)檢中應(yīng)用的主要優(yōu)勢2.1保證了圖像傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性配電線路運(yùn)檢環(huán)節(jié)若能夠應(yīng)用無人機(jī)巡檢模式，則可保證圖像回傳與處理的實(shí)時(shí)性。由于無人機(jī)搭載了高清攝像頭，使得無人機(jī)工作過程中，可在攝像頭的輔助應(yīng)用條件下將線路運(yùn)營的實(shí)際情況全面反饋至地面接收裝置，為工作人員針對配電線路運(yùn)營的狀態(tài)信息進(jìn)行深入分析與數(shù)據(jù)處理提供了完善條件，從而將人工巡檢過程所發(fā)現(xiàn)的安全問題予以減少，并避免了工作人員需要親自去往環(huán)境較為復(fù)雜區(qū)域確認(rèn)故障的情況，將工作人員的壓力予以減輕。也正是由于無人機(jī)本身具有對圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)處理的功能，因此可聯(lián)系配電線路的高程數(shù)據(jù)、天氣環(huán)境等選擇合適的故障處理方案，進(jìn)而將工作隱患予以消除，更可為運(yùn)檢人員實(shí)時(shí)調(diào)整無人機(jī)飛行線路提供完善且方便的數(shù)據(jù)條件，進(jìn)而保證運(yùn)檢效果。2.2設(shè)備飛行掛載

基于無人機(jī)可實(shí)現(xiàn)設(shè)備的飛行掛載，也是無人機(jī)應(yīng)用的主要優(yōu)勢表現(xiàn)。用于無人機(jī)掛載的設(shè)備類型相對較多，可根據(jù)執(zhí)行配電線路運(yùn)檢作業(yè)的實(shí)際需求與所處環(huán)境情況，選擇合適的掛載裝置與設(shè)備制定設(shè)計(jì)、開發(fā)方案。以對配電線路進(jìn)行缺陷核驗(yàn)與檢修為例，可搭載水平與功能不同的數(shù)據(jù)監(jiān)測設(shè)備，進(jìn)而確保線路運(yùn)行信息搜集的全面性，為工作人員展開針對性的運(yùn)檢作業(yè)分析提供基礎(chǔ)條件；又或是將紅外線測溫?cái)z像頭搭載在無人機(jī)上，可對線路某些區(qū)域的發(fā)熱情況與放電隱患予以及時(shí)識別；也可搭載具有噴火、噴水等功能的障礙清除裝置，從而保證線路隱患整治工作展開的安全性與及時(shí)性。2.3人工智能等技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

配電線路運(yùn)檢環(huán)節(jié)使用無人機(jī)展開工作任務(wù)，在減少運(yùn)檢人員工作負(fù)擔(dān)的同時(shí)，也同樣起到了將工作風(fēng)險(xiǎn)予以減少的重要作用。無人機(jī)由于其功能特性本身具有信息載體與系統(tǒng)終端作用，因此若能夠?qū)⑷斯ぶ悄艿燃夹g(shù)融入其中，可提供給電網(wǎng)運(yùn)檢流程新的改進(jìn)思路。從當(dāng)下的無人機(jī)運(yùn)檢實(shí)際情況來看，人工智能技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對圖片自動(dòng)命名、智能缺陷定位、繪制地圖等功能，并可在技術(shù)逐漸成熟后對線路進(jìn)行故障的全面判斷，以及相關(guān)信息的自動(dòng)采集、運(yùn)檢系統(tǒng)的自動(dòng)對接等。如此，即可在電網(wǎng)數(shù)據(jù)系統(tǒng)的配合下，確保對線路運(yùn)行狀態(tài)信息的監(jiān)測與調(diào)整及時(shí)性，解決以往無人機(jī)運(yùn)檢信息反饋不及時(shí)等問題，并保證對各類隱患排查與整治的完整性、及時(shí)性。3無人機(jī)在配電線路巡檢具體應(yīng)用3.1精細(xì)化桿塔本體巡檢

在現(xiàn)階段的智能電網(wǎng)中若依舊使用傳統(tǒng)人工巡檢方案，則難以保證線路細(xì)節(jié)問題的分析與質(zhì)量把控的效果。但若能夠?qū)o人機(jī)巡檢方案應(yīng)用于配電線路精細(xì)化運(yùn)維過程，即可在人工操控?zé)o人機(jī)的條件下對桿塔各個(gè)部位進(jìn)行高清拍照，并對圖片中的細(xì)節(jié)缺陷進(jìn)行全面分析。無論是桿塔、接地裝置、架空導(dǎo)線，還是每條線路中的絕緣子等相對較小的部件，均可在高清攝像條件下對其缺陷一覽無余。此外，由于照片的高清效果，使得各類缺陷的判斷與識別更為簡單且精準(zhǔn)。以金具巡檢環(huán)節(jié)為例，可能存在的缺陷主要包括屏蔽環(huán)的燒傷、螺栓松動(dòng)、線夾斷裂、銷釘松脫等，皆可基于無人機(jī)巡檢技術(shù)定位缺陷，并全面提高無人機(jī)巡檢技術(shù)的缺陷識別精準(zhǔn)性，最高可達(dá)到90%。即使是微小的故障問題，也能夠在精細(xì)化巡檢模式下被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并自動(dòng)記錄缺陷信息，從而在后續(xù)的工作任務(wù)中對線路運(yùn)行情況進(jìn)行預(yù)警，降低線路安全問題的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。3.2快速通道巡檢

通道巡檢效率的提升是無人機(jī)巡檢模式最為突出的優(yōu)勢，且可避免有故障遺漏的情況出現(xiàn)。巡檢時(shí)，首先由無人機(jī)在配電線路桿塔上方10米處進(jìn)行故障記錄，對全線通道進(jìn)行巡檢進(jìn)而保證對通道情況的反饋及時(shí)性與全面性。作為配電線路的運(yùn)維人員，可基于歷史檔案數(shù)據(jù)對所獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行反復(fù)查驗(yàn)，以獲取廊道的實(shí)際情況，且應(yīng)在有停電檢修需要前進(jìn)行現(xiàn)場情況的勘察。大棚漂浮物、違章建筑物、易燃易爆物品等皆可在無人機(jī)通道巡檢期間及時(shí)定位，不僅巡檢范圍廣且速度相對較快。此外，若無人機(jī)搭載了激光雷達(dá)裝置，更可基于三維建模功能自動(dòng)測量與導(dǎo)線、建筑物等之間的距離，借由三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)對通道隱患進(jìn)行分析并發(fā)出預(yù)警。相較傳統(tǒng)基于照片的故障判斷方法，由于可獲取到可視化線路走廊圖，因此判讀更為方便且快速。3.3設(shè)備測溫具有較大優(yōu)勢

設(shè)備測溫期間，配電線路無人機(jī)巡檢模式表現(xiàn)出的優(yōu)勢較大。由于搭載了紅外成像儀，使得線路中的絕緣子、配電變壓器等裝置均可實(shí)現(xiàn)近距離測溫，進(jìn)而保證對套管與高低壓側(cè)接線柱等部位產(chǎn)生溫度過高缺陷時(shí)的定位準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)了對復(fù)合絕緣子由于芯棒受損而導(dǎo)致的過熱風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警。3.4故障精準(zhǔn)識別

主觀判斷是傳統(tǒng)人工故障巡視所經(jīng)常使用的方法，而由于設(shè)備若出現(xiàn)局部放電等缺陷，多處于設(shè)備中部或頂部，僅僅依靠人力仰看的方法尋找故障點(diǎn)較為困難。若想準(zhǔn)確定位，則需要工作人員登桿細(xì)致檢查，不僅需要投入的人力物力較多，且具有一定作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。但在無人機(jī)巡視模式下，不僅能夠從多個(gè)角度對設(shè)備進(jìn)行檢查，且可拍攝高清照片并進(jìn)行回傳，為工作人員進(jìn)行故障判斷提供完善信息，從而確保缺陷定位與解決方案制定的及時(shí)性，例如懸掛異物的準(zhǔn)確識別，絕緣子破損等。此外，若無人機(jī)搭載紅外儀，則可對設(shè)備的發(fā)熱異常點(diǎn)及時(shí)定位，并在光譜圖像分析條件下判斷線路故障，消除配電線路中存在的運(yùn)行隱患。3.5其他巡視技術(shù)無人機(jī)所使用的云臺(tái)具有廣闊視角，并展現(xiàn)出了優(yōu)秀操控性能，將其應(yīng)用于電網(wǎng)中可起到極佳的應(yīng)用效果。所使用的其他巡視技術(shù)的作用如下：第一是360°全景技術(shù)?；跓o人機(jī)的航拍模式可制作出全景影像，對桿塔周邊地形地貌予以明確，并為線路規(guī)劃提供指導(dǎo)條件；第二是故障查詢。在配電線路存在故障的情況下，可使用無人機(jī)全面查驗(yàn)線路中是否存在異常情況，例如放電灼燒痕跡、瓷瓶破損等，無需工作人員親自登桿查驗(yàn)；第三是地形測繪。無人機(jī)云臺(tái)可在專業(yè)軟件的輔助應(yīng)用下，對地形進(jìn)行三維重建，可測量區(qū)域面積、體積、距離等，獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)，并根據(jù)工作需要搭建相應(yīng)的三維實(shí)景模型。4基于無人機(jī)技術(shù)的智能電網(wǎng)發(fā)展趨勢4.1智能數(shù)字化電網(wǎng)搭建

作為電網(wǎng)發(fā)展的主要趨勢，數(shù)字化與智能化電網(wǎng)的搭建儼然已成為提高電網(wǎng)運(yùn)營效率的關(guān)鍵手段。基于現(xiàn)代信息技術(shù)與一體化管控作業(yè)模式，將進(jìn)一步提升電網(wǎng)信息數(shù)字化與智慧化整體水平，這就需要提高對電網(wǎng)智能化運(yùn)行環(huán)節(jié)的重視。無人機(jī)技術(shù)的融入可起到電網(wǎng)設(shè)計(jì)優(yōu)化作用，云數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確掌握更可助力電網(wǎng)的數(shù)字化重建。無人機(jī)設(shè)備的大規(guī)模應(yīng)用，確保了影像數(shù)據(jù)獲取的完整性，并可基于設(shè)備工況參數(shù)根據(jù)需要將數(shù)據(jù)信息融入其中，從而制定出不同的無人機(jī)設(shè)備搭載方案，為電網(wǎng)的正常運(yùn)行、檢修檢測以及應(yīng)急搶險(xiǎn)等工作提供方便條件。4.2立體化巡檢體系

巡檢體系的立體化是智能電網(wǎng)構(gòu)建的重要標(biāo)志，基于科學(xué)管理體系的落實(shí)，將為電網(wǎng)的巡檢流程提供相應(yīng)的技術(shù)支持條件，以此為前提可對智慧管理與控制平臺(tái)予以持續(xù)完善?；诖四Ｊ剑瑢闊o人機(jī)智能巡檢水平的進(jìn)一步提升提供助力，保證對缺陷問題識別的及時(shí)性與智能性，從而明確未來無人機(jī)巡檢技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化與智能化發(fā)展方向。在對電網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行巡視期間，可根據(jù)工作需要對巡檢模式予以轉(zhuǎn)變，基于在線監(jiān)測、帶電檢測等技術(shù)，將通道可視化水平進(jìn)一步提升，并在立體化巡檢體系的幫助下，將人工巡檢所存在的不足之處予以彌補(bǔ)。4.3新能源電網(wǎng)的構(gòu)建

新能源在當(dāng)下的快速發(fā)展受到了社會(huì)各個(gè)行業(yè)的關(guān)注，這也使得智能電網(wǎng)規(guī)劃中同樣融入了較多的新能源技術(shù)。因此在未來智能電網(wǎng)的構(gòu)建環(huán)節(jié)，需對新能源的發(fā)展需求予以充分考慮，加速新設(shè)備的融入與新技術(shù)的升級，進(jìn)一步提高配電網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用可靠性，保證電源供給穩(wěn)定性效果?；谛履茉醇夹g(shù)的智能電網(wǎng)構(gòu)建階段，需強(qiáng)調(diào)桿塔、導(dǎo)線、地線等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的重要性，預(yù)先使用無人機(jī)技術(shù)對場地環(huán)境進(jìn)行全面勘察，從而制定出切實(shí)可行的施工方案?；跓o人機(jī)技術(shù)，更可對現(xiàn)場施工情況予以全程監(jiān)控，把控工程施工進(jìn)度，進(jìn)而有效提升整體工作效率，將施工作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)予以進(jìn)一步降低。5結(jié)束語

綜上所述，伴隨智能電網(wǎng)的發(fā)展與進(jìn)步，保證配電線路的穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)聯(lián)著人民的日常工作生活質(zhì)量，這就需要持續(xù)強(qiáng)化針對配電線路的運(yùn)維與檢修環(huán)節(jié)。為此，電網(wǎng)運(yùn)檢人員需聯(lián)合使用多類新技術(shù)用以將配電線路運(yùn)檢效果予以持續(xù)提升，例如將無人機(jī)等技術(shù)合理融入，進(jìn)而將內(nèi)外不確定因素對配電網(wǎng)運(yùn)檢維護(hù)環(huán)節(jié)所造成的不良影響予以消除，從而提高電網(wǎng)的巡檢效率，為配電線路運(yùn)維管理工作的進(jìn)一步發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。Reference：[1]許勇.無人機(jī)巡檢輸電線路技術(shù)的應(yīng)用分析[J].石化技術(shù)，2020，27（3）：137.[2]曲達(dá).小型多旋翼無人機(jī)在架空輸