输电线路无人机自主巡检方法研究与应用

输电线路无人机自主巡检方法研究与应用

檀磊

内蒙古东部电力有限公司通辽供电公司 内蒙古 通辽 028000

摘要：随着人们物质生活水平的不断提高，很多家用电器进入了居民的生活，人们的用电量越来越多，对电的依赖也越来越强烈。这就增加了巡检工作的负担。输电线路。目前的人工巡检方式显然已经无法应对日益增长的电网规模，需要引进更先进的无人机自动巡检技术，以减轻巡线工作的压力和危险，同时可以改善巡线工作，保障人类安全稳定用电。在此基础上，本文简要概述了输电线路巡检的现状，总结了无人机自动巡检的优势和核心技术，最后探讨了完成这项工作的策略和应用方法，以期对公用事业公司有所帮助。

       关键词：输电线路；无人机自主巡检；定位优化

引言

       随着现代生活水平的不断提高，人们对生活各个领域的发展提出了更高的质量要求，也对安全提出了更高的要求。基于这样的发展形势，我国电力行业也逐渐开始决定在发展过程中采用现代高科技技术，比如无人机电力控制系统。无人机电力控制系统在巡检工作中的比重越来越大，为现代能源的安全提供了更好的保障，为居民提供了更有效的能源消费环境，安防控制技术让巡检系统更加完善。电路控制系统代替手动控制为当今的能源行业工人节省了更多的生产成本。利用无人机技术的灵活性和便捷性，现代电网系统可以实现科学化、智能化发展。

1、常见无人机输电线路巡线的技术
        （一）多角度多光谱成像
        在无人机设备上搭载光谱成像仪，在多维度多角度上利用设备来成像，无人机设备能够捕获不同波段多个维度的图像信息，而且还可以捕获红外热图像信息，对图像进行采集之后，然后研究整个输电线路的运行状况，及周边建筑物进行对比，可以掌握好地表上详细信息，分析出地理位置信息。此外，还可以对输电线路做出全方位的检测，快速检查到设备故障点实际的位置，精准测量不同故障点之间的距离。
        （二）激光震动
        激光振动产生的频率不太一样，因此频率不同的波光代表的含义也相差各异，一般状况下，中心频率以及开裂的绝频率也是千差万别的，要有精准地去判别绝缘子是否出现的开裂，可使用激光震动方式来判别，可将超声发生装置，形成的超声波反馈到绝缘子设备上，这样就会形成比较危险的震动，也可以让激光对着绝缘子，反射屏后，判断绝缘子是否出现了开裂问题。
        （三）电子光学
        在输电线路周边，安装一系列绝缘子，并对其进行均匀设计，电压数值不太一样，输电线路越接近的绝缘子，电压数值最大。当绝缘材料电压为0，测试绝缘子相近线路的电压也会上升，产生局部电压增强的状况发生，以会出现放电而产生光辐射，将其结合，就能够获取绝缘子串本身的绝缘性能。

2、输电线路无人机自主巡检方法与应用
       2.1前期准备工作
       在巡检作业之前认真检查无人机的整体情况，硬件包括无人机本体是否正常、电池是否正常等，软件方面包括无人机固件与遥控、吊舱固件是否匹配、飞行数据库是否最新、实名登记信息是否有效等，测试遥控信号与无人机是否有效连接，并准备足够的电池。资料准备：在巡检作业之前认真勘察作业现场，可通过GIS、卫星图、三维系统、线路建造设计图、地形图事先调查所要巡视的线路的以下环境要素：地形条件状况、有无允许起降的场地、飞行空域是否视野广阔、有无遮挡物等，从而避免正式巡视时飞出遥控范围，导致失联、坠毁等事故。全面了解和掌控整个巡查区域，制定有效的巡检方案，必要时将无人机巡检工作向航空管制部门备案。无人机准备：根据不同的作业任务及线路环境特点采用不同的机型进行作业才可胜任巡检任务。优先选用性能满足要求且更轻便的无人机，单人可携带。必须检查所用的无人机的外观，如是否有外观损伤、电机转动是否正常、桨叶有无损坏、受力部件有无裂痕等。
       2.2采集图片和影像
       在输电线路巡线工作过程中利用无人机，可以把小型摄像机固定在无人机的吊舱之中，拍摄绝缘子串以及导线，在这一过程中需要工作人员对无人机进行操控，及时地把相关的实际情况拍摄下来，当拍摄完毕之后巡线工作人员根据拍摄的图片或者影像所传达的信息进行分析和整理，进而正确判断输电线路的实际情况，制定针对性的策略和方案，最后把图片和影像进行处理并保存。
       2.3正射影像采集以及数据处理技术
       正射影像采集技术是在无人机电力巡检过程中结合实际自然情况，为无人机制定的独特摄像采集模式，在原有GPU的基础上，提升摄像机的清晰程度和采集速度，可以高效地帮助无人机快速地对电力系统进行图像收集。在无人机电力巡检过程当中，地面数据处理技术是最重要的技术之一。通过POS系统以及对应的红外紫外成像仪，完成无人机的信息传输和数据对比，将分析好的数据上传分析中心，做好数据处理技术的主要工作任务。
       2.4诊断性检查输电线路

       在应用无人机技术对输电线路实际的工作情况进行巡检的过程中，应该对输电线路正常安全稳定运行进行科学合理的预测，还要根据季节性变化以及周边环境的改变对输电线路进行有效的巡检工作。如果在巡检过程中发现问题，应立即巡检各大故障点，并把故障点的具体位置查找出来。根据故障点的实际情况，分析和查找故障点所发生问题的具体原因，还要全面了解故障点设施被破坏程度的实际情况，应用有效措施对故障点进行及时地维修或者替换故障设备，从而在最短时间内让线路恢复正常稳定的运行。

3案例分析
        3.1工程概述
        就某地区电力公司进行二季度巡检安排，对电力公司内部500kV的线路开展定期精细化巡检。整个线路所在区域的沟河比较多，交通不便，巡检地段塔位为80级，平均档之间的间隔距离为400m，路径长度为34km。
        3.2巡检机型号选择
        在开展无人机输电线路巡检操作的时候需要对线路本体和附属设施开展精细化巡检，由此要求无人机具备一定的荷载，并采取措施提升设备的精准性。通过开展一系列的需求分析和现场实际情况，使用多旋翼无人机平台搭载可见光和红外线传感器执行这次任务。
        3.3巡检模式
        按照《无人机巡检作业技术导则》，对大体量、大规模的500kV以上的线路，考虑到单侧飞行无法完全覆盖巡检目标，且容易出现巡检死角的问题，在巡检操作的时候采取双侧巡检模式进行，以线路中心的基本走向为依据，按照安全距离的设定标准来打造出巡检航线。杆塔巡检的时候，相机会按照预设的程序来多角度、自动化的获取杆塔影像信息，由此保证了巡检数据信息的科学性、完整性和有效性。本次预设巡检高度会稍微高出规范的巡检标准，巡检工作中所使用的设备质量为10kg，巡检依托中型无人机系统。为了能够保障飞行安全，设备和巡检线路之间的空间距离为35m，水平距离为30m。
        3.4巡检资料的整理和提交
        巡检作业一共耗费4h，和传统意义上的人工巡检作业相比，本次巡检作业效率比较高，在巡检的过程中共采集线路影像0.8TB。面对大量的杆塔和影像数据资料，为了能够提升数据的整理效率，在传统人工缺陷识别的基础上创造性地使用基于图像分析的自动化照片识别技术，通过多种手段综合识别。经过本次巡检一共发现缺陷246处，基本上都是一般性的金具缺陷，如缆线断股、缆线松股等。同时，一些塔体还存在鸟窝、塔基损坏现象。标注缺陷之后安排专门的人员审核巡检结果，对塔位的编号、缺陷的类型进行反复检查，检查之后将资料整合到影像库中，并就缺陷信息打造出巡检报表，制作出缺陷清单。

        参考文献：
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[2]谷强.输电线路多旋翼无人机精细化自主巡检航迹优化方法[J].高电压技术,2020,46(9):8.
[3]黄郑,王红星,翟学锋,等.输电线路无人机自主巡检方法研究与应用[J].计算技术与自动化,2021,40(3):5.
[4]祝晓军.基于激光点云精确定位的输电线路无人机自主巡检系统研究[J].2022(7).