输电线路无人直升机巡检的技术研究与应用

输电线路无人直升机巡检的技术研究与应用

作者：王志利 高荣贵 赵卫红 张建军 黄宗泽 来源：《华中电力》2014年第01期

摘要：为了将电网线路中里程快速增长和运行维护相关人员数量紧缺这两者之间的矛盾进行解决，将地形和交通等相关因素对人工巡检工作带来的影响进行消除，人们开始通过无人直升机相关技术来给输电线路进行对应的巡查，并运用遥测技术来对线路方面的数据和图像信息进行采集，同时还把无人直升机和人工巡检方面的内容以及存在的缺陷进行了详细对比分析。最终结果表明：通过无人直升机这一技术对输电线路进行巡检不会受到地形环境和天气状况等方面的影响，而在火灾定位以及缺陷发现率这些方面都有着非常显著的优势。 关键：巡检技术；无人直升机；输电线路

通过无人直升机对输电线路进行巡检这一过程主要为：先将红外成像相关测试设备加以利用，再使直升机悬停于线路附近，通过这两种操作来对输电设备中局部发热这一缺陷和可视缺陷进行寻找，同时通过GPS这一系统来对各杆塔中缺陷所处的位置进行确定和记录。这种通过多种设备相互结合来对线路进行不同手段的检查与记录的方法，能够提高人们对输电线路进行巡检时的工作效率以及质量。 一、输电线路中巡检工作的介绍

对输电线路进行巡检能够有效地提高电网设备自身安全性，这也是保障输电线路稳定正常工作的一种重要手段。输电线路中的巡检工作根据功能不同可以分为：（1）定期巡检；（2）特殊巡检；（3）事故巡检；（4）检查巡检；（5）夜间交叉及诊断性巡检。另外，输电线路在巡检时所面对的对象主要是：（1）杆塔；（2）导地线；（3）金具；（4）绝缘子；（5）基础；（6）附属设施；（7）通道环境。其巡检时的工作方式是根据国家规定的相关要求来对不同部分进行严格检查，同时按照输电线路对应的巡检卡要求来对巡检情况进行记录，然后再把巡检记录和发现的缺陷信息共同录入系统之中，并对所得信息进行分析与处理，最终将维护方案进行制定。

二、无人直升机自身组成和线路巡检相关系统 1.无人直升机自身的组成

（1）机体部分 无人直升机需要拥有具有高灵敏特点的传感器，这样可以在气流发生突变的时候对自身飞行状态进行及时调整；同时发动机还应该具有足够动力，这样能够使飞机在面对气流变化时继续保持平衡；而人们在对无人直升机进行选择的时候，还应该尽量选择大型并且自重高的直升机，这样能够减少飞机自身漂移程度。

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

（2）通信系统 通信系统所具有的功能为：对不同飞行状态中信息数据以及线路巡检数据进行采集和传递，而无线射频型数字电台能够在远距离条件下进行无线通信，这就能够使地面维护相关系统有效地对无人机自身飞行状态进行实时监控，并且能够使操纵人员通过视频来对输电线路与机载设备当时状况进行实时且清晰地观察并检测。

（3）飞行控制相关系统 飞行控制相关系统具有优秀的增稳功能，首先，它自身配备着具有高灵敏特点的姿态传感器和气压传感器以及超声波雷达，能够把飞行参数及时并且准确地传送给对应的参数结算相关系统，从而使飞机能够持续稳定地飞行。其次，飞行控制相关系统还配备了差分GPS这一设备，它能够将飞机所处位置进行准确定位，这样能够将飞机的漂移范围控制在2m之内。最后，它能够将飞机周围环境信息及时地传送给指挥车，从而使操控人员根据视频与相关参数来对飞机进行调控，保证无人直升机能够长时间和待查目标保持一定的距离，确保飞机能够以稳定姿态飞行。

（4）GPS地图 通过无人直升机来对输电线路进行巡检可以看做一种精确飞行，它要求直升机按照输电线路所对应的走向进行飞行，同时还需要对导线弧垂自身起伏情况进行考虑，飞机在飞行过程中还应该保持稳定。而GPS地图对变电站和输电线路等方面的数据以及信息进行了具体标注，所有输电线路走廊以及杆塔都在GPS这一平台中被清楚地标识出来，这给无人直升机相关的巡检工作提供了很大的帮助。 2.无人直升机对应的巡检系统

无人直升机对应的巡检系统是通过地面控制系统以及机载检测系统两方面构成的。其中，机载检测系统能够同时对可见光和红外光以及紫外光方面的图像信息进行采集，而输出的这些视频图像则会通过字母的形式与无人飞机自身经纬度和海拔以及飞行姿态等信息进行结合，最终被存到系统硬盘之中。这样工作人员不仅能够通过地面控制相关系统对机载检测相关系统进行远程控制，还能够将输电设备中存在的缺陷和故障进行及时发现，并且通过GPS信息来对故障点进行准确定位。

三、无人直升机在输电线路中的巡检测试

无人直升机在输电线路方面的巡检测试主要由线路不带电型测试与带电实际型测试这两方面组成。

线路不带电型测试指的是完成以下几方面工作：（1）机体平台方面的改造测试；（2）机载云台对应的设计和测试；（3）机载设备对应的单独测试；（4）数字传输链路对应的单独测试；（5）模拟传输链路对应的单独测试；（6）图像传输效果方面的测试；（7）控制系统对应的稳定测试；（8）机载设备对应的模拟拉距相关测试；（9）机载设备对应的一般拉距相关测试；（10）极限距离下挑战拉锯相关测试。

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

线路带电测试则主要为：（1）线路带电环境之下进行的原始机械测试；（2）线路带电环境之下进行的飞机飞行测试；（3）数据链路和图传设备对应的抗干扰测试。 四、测试结果

1.无人机和人工巡检项目

无人机在巡检线路中测试飞行后所采集的相关数据和图像以及人工巡检对应的项目数量如表1所示：

表1、无人机巡检和人工巡检中对应的项目与数量对比

从表1中我们可以看出，通过无人机来对输电线路进行巡检，能够将人工项目巡检中27项加以完成，而其总项目数量为32项，对应的完成率为84%。而无人机所采集的图像和线路影像等相关数据能够给线路检修相关人员提供全面并且真实的信息资料，使检修人员能够顺利完成相关工作。由此可以发现，通过无人机对线路进行巡检时，在对线路自身高空缺陷以及故障进行查找等方面具有无可代替的优势。 2.无人机和人工巡检中存在的缺陷对比

（1）寻找隐蔽性缺陷相关能力的对比 无人机能够通过红外成像仪将线路中存在的隐蔽缺陷找出，但在人工巡视工作中，这种隐蔽缺陷是很难被发现的。

（2）寻找缺陷自身位置的对比 将瓶口作为界限，把缺陷位置分成瓶口上与瓶口下。无人机能够较为容易地将瓶口上存在的缺陷找出，而人工巡视所发现的缺陷大多都是外力破坏以及线路走廊这种瓶口下的。

（3）寻找缺陷率方面的对比 绝缘子以及金具等缺陷归于隐蔽类缺陷以及瓶口上缺陷， 而无人机在对瓶口上缺陷进行巡视时，其自身发现率非常高。由外力破坏而产生的缺陷与线路走廊对应的缺陷归于瓶口下缺陷，而人工在对瓶口下缺陷进行巡视时，其发现率也非常高。 结语：随着科学技术飞速发展，人们对自身工作效率设定的要求也在不断提高。在电力领域中，通过无人机对输电线路进行巡检的这种技术因为能够有效提高线路巡检方面的工作效率，所以逐渐被人们所广泛使用。随着这一技术被人们所应用，我们相信电力领域自身发展一定会更加稳定且快速。 参考文献：

[1]杨永平.无人机航测技术在输电线路中的应用实践[J].城市勘测，2013（1） [2]赵晨.四旋翼无人机在输电线路巡视中的应用[J].湖北电力，2012（6）

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

[3]吕明.无人直升机线路巡检技术实用化研究[J].湖北电力，2012（3）