输电线路无人机自动巡检

输电线路无人机自动巡检

万飞

内蒙古电力（集团）有限责任公司鄂尔多斯供电分公司

摘要：随着社会的进步，电力系统迅速发展。随着电力系统输电线里程的增加,巡检需求和人力紧缺的矛盾日益突出。当前,输电线路运维所面临的主要困境包括:一是高压输电线路由于长期受自然灾害等恶劣环境的影响,频繁出现线路故障,仅仅依靠人力巡检,不但需要大量人力成本和时间成本,且高难度的操作也带来高风险、低效率问题;二是输电线路大多分布在高远的山区、跨越江河湖泊、荒原和沙漠,人工操作难度大,花费时间长;三是在管理精益化要求越来越高的电力体系下,人工巡检不管是工作效率还是运维质量,乃至经济效益已经远远无法满足发展需求。因此,一种集图像识别技术、通信技术等的先进无人机输电线路巡检系统成为解决当前问题的重要辅助工具,有利于实现输电线路故障查找、安全巡检,具有十分重要的应用意义。

关键词：输电线路；无人机；自动巡检

引言

当前，构建以新能源为主体的新型电力系统成为国家战略，电网设备管理将迎来新的变革和挑战。作为电网骨干的输电线路点多面广，设备规模快速增长，电网的安全稳定运行面临巨大挑战。输电线路一旦发生引起电网失稳、解列、大面积停电等事故，将大幅增加国家安全的风险水平，危及社会稳定，造成重大经济损失。因此，亟需深度融合大云物移智链等新型数字技术，加快国网特色现代设备管理体系在输电专业落地，进一步强化输电线路网架结构，降低新能源比例提高对电力系统稳定的冲击。

1无人机电力巡检技术的特点和应用范围

无人机是一种无人驾驶的飞行器。它融合了雷达技术，红外技术，还有其他先进的技术，可以对高压输电线路进行远距离的巡检。利用其自身的高技术特性，对某些观察到图像进行解析、拍照，再将图像发送给操作驾驶员，使其能够通过遥感图像对当地的真实状况有一个更为深刻、完整的认识，以便制定相应的工作计划和巡检方案。在目前的发展中，由于无人机具有许多常规手段所无法具备的优势，因此无人机的使用非常的频繁，特别是在军用领域。例如，它可以节约大量的人力、物力，并且获取更多的详细的情报。而正是因为如此，它才会被应用到商业上，例如在高压电线巡检的使用上。无人机想要保证安全的飞行，就必须使用红外技术、RS、全球定位技术、地理信息系统、数码地球等技术。而且，还要将这些技术结合在一起。只有这样，才可以让无人机在巡检的时候，能够成功地完成高压电线的巡检工作。如果能够将无人机监控技术运用到高压电线的巡检上，那么它就能够准确的分析出问题所在，从而进行相应的分析。在以后的维护工作当中，由于无人机的应用，将可以节约大量的人力和物力，大大的提升电力巡检的效果。

2输电线路无人机运检关键技术

2.1自主巡检技术

早期的无人机应用在架空输电线路的运维和检修方面时，是依靠电力企业的地面运检工作人员对无人机进行远程操控的。但是不同的运维操作人员对无人机操控的熟练度以及技能方面存在着不确定性，对操作人员的专业技能要求也比较高。即便是同一操作人员在不同的时间段操作无人机获得的架空输电线路检修效果也是不稳定的。因此，无人机对架空输电线路进行巡检，必须采用自主巡检技术。自主巡检技术的发展目前在电力企业的使用有两种，即：激光雷达（LiDAR）技术和实时动态高精度定位（RTK）技术，这两种技术目前使用比较广泛。激光雷达技术实现了对架空输电线路信息的快速获取，采用三维点云数据对飞行线路进行规划，综合无人机的飞行状态参数、姿态数据和无人机本身搭载的激光雷达，实现自主巡航和运维检修。实时动态高精度定位技术采用的是流动站和基准站的方式进行差分定位，采用这种技术的无人机在进行架空输电线路的运维检修时受限于基站之间的距离和网络传输的问题。因此，需要建立多个基站来保证信号传递的安全性和稳定性，满足无人机的自主巡检。

2.2作业安全管控

电力企业使用无人机进行架空输电线路的运维检修时，为了防止无人机在飞行过程中出现“黑飞“的现象，在无人机上安装飞行数据记录器。飞行数据记录器能够独立于无人机进行飞行数据的记录，且无法被人为更改。飞行数据主要包括飞行时间、地点以及路径等。通过GPS或者是北斗卫星对其路径进行记录，通过数据传输将无人机的实时数据传递到地面监控平台，同时为了保证无人机飞行的安全性无人机设置有安全监控，当其飞行数据与允许的飞行数据出现不同时，就会发起报警信息，实现对其作业的全过程监控。无人机巡检模块还需要具备对巡检区域周围地理环境以及气候环境进行监测，全方位地考察架空输电线路的实时情况，对其进行巡检，并严格按照电力企业的巡检制度和巡检计划执行。

2.3无人机巡检数据的分析和整理

使用无人机技术之后，监控的区域会变得更大，准确率也会更高，而且还能够将监控到的信息保存起来。这些资料在高压电线的探测中非常有用。所以，为了更好地发挥系统的作用，它可以将每一次巡检的次数和结果都与以前的记录进行比较。这样才能准确的知道这架飞行器的状况，然后再进行相应的调节，确保它能够正常工作。利用该信息数据对高压线杆塔进行具体识别，将风险评估的结论与具体位置和线路路径结合，从而提高杆塔的安全管理能力。

3实施效果

3.1实用效益

通过对无人机获取的输电杆塔高清照片进行全景图像生成处理,能够动态地显示杆塔全景,实现信息共享,为输电线路巡检人员提供全方位的杆塔信息。高分辨率的图像能展示将设备销钉级的细节,提高了故障定位的准确性,有效地提高了工作效率,减少安全隐患。具体表现在以下几个方面:①能够采集十基典型地形环境的输电杆塔的高清全方位图像,捕捉到更多的图像信息,图像分辨率达到7360×4912像素,能够将设备销钉级的细节较好地展示出来。②能够从任意角度进行观看,交互性强,更具真实感和沉浸感。③全景图像文件采用了图像压缩技术和还原算法,大幅度地缩小了文件的存储空间。输电杆塔全景图像展示方法在电力输电线路巡检中的应用,代替了以往单张照片查阅的方式,减少了工作量,有效地提高巡检人员的工作效率,提高资源利用率。

3.2经济效益

输电线路巡检长期以来存在需要大量人力、物力的问题,同时又要求工作细致。人工巡检的过程中往往会由于人体生理、心理的影响而导致巡检质量不达标。依靠人工逐基杆塔巡检的作业方法,不仅巡检工作量大,复杂的地理环境还给工作人员带来未知的安全风险且消耗了大量的人力和资源。无人机代替了常规的人工巡检,极大地提高输电线路巡检效率。无人机在输电线路巡检工作中将小型摄像机、照相机或红外测温装置固定在无人机云台内,只需单人操作无人机进行拍摄,通过放大影像分析缺陷形成的原因,进而制定检修方案。采用全景图像生成技术,通过对无人机拍摄的高清照片进行拼合处理形成绕塔全景图像,减少了巡检人员的工作量,同时能够有效地避免一些人工巡检中的安全隐患。无人机巡检智能高效、省时省力,将输电杆塔全景图像展示方法应用于电力巡检中,具有较高的经济效益和社会效益。

结语

随着电网系统的不断发展，架空输电线路的运维检修成为一项非常重要的工作。运用无人机进行运维检修成为必然选择。随着科学技术的发展，无人机在电力方面的应用会越来越广阔，同时在功能方面也越来越智能化。架空输电线路无人机的使用改变了传统架空输电线路运维检修工作模式，电力企业工作人员的工作量明显降低，工作效率大大提高，进一步促进了电力系统朝着智能化、自动化方向发展。

参考文献

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