配电线路无人机巡检具体应用探讨

　　摘要：现代无人机技术在配电线路巡检中发挥着重要作用，实现了线路本体巡检、隔离刀闸巡检、配电箱、电缆线路巡检、低压线路设备检查等配电线路运维各部分的统筹巡检，巡检效率提升且巡检成本降低。此外，配电线路无人机巡检能克服地理、气温等条件影响，故障巡检精确度更高，有利于及时掌控配电线路整体运行情况。基于无人机技术，走人机协同作业之路，电网运维效果更加理想。现主要就配电线路无人机巡检具体应用进行探讨，在明确其应用优势和应用内容的基础上，就未来配电线路无人机巡检的发展趋势进行了预测和展望，可为现代无人机技术的完善及其电力服务价值的发挥提供相应指导。

　　关键词：无人机； 配电线路； 巡检应用； 展望；

　　1 配电线路无人机巡检技术

　　电网分布广泛且设置复杂，造成电力系统运维管理难度较大。作为电力系统运维管理的基础内容---配电线路的维护与检修是重点。传统的人工巡检效率低、成本高、精确度低，而现代无人机技术的创新应用，开启了人机协同巡检的新模式，并分化出如固定翼巡廊道、多旋翼巡杆塔等巡检模式，配电线路巡检人工智能化趋向越来越明显。无人机技术支持下的配电线路巡检克服了巡检区域跨度大、地形复杂、自然环境恶劣、配电线路设备长期暴露引发的材料老化等问题，巡检效率、精确度和成本优势更为明显。以配电网应用较广的大疆精灵4Pro为例，其搭载Flight Autonomy技术，配备6个视觉传感器、2组红外传感器、1组超声波传感器，拥有GPS/GLONASS双模卫星定位系统、IMU和指南针双冗余传感器，飞行中能实时获取图像、深度、定位等信息，飞行速度在20 m/s,最大飞行海拔高达6 000 m,以10 k V、100 km的配电线路为例，两台无人机作业在完成飞行线路储存的前提下2 h基本巡视完毕。而人工巡视，需要克服重重困难，五个人巡视完同样的配电线路范围，需要超过10 h.无人机巡检系统由空中飞行平台和地面控制站两部分构成（图1），空中飞行平台对应无人机系统、导航系统及航点定位系统，而地面控制站具体分为飞行数据显示、影响数据显示和飞控指令传输三部分。

　　图1 无人机巡检系统构成   

　　2 与人工巡检的对比分析

　　2.1 巡检效率更高

　　传统人工巡检作业人员步行距离为档距的3~4倍，这意味着有70%左右的巡检时间是在路上，而无人机巡检对应的飞行速度是工作人员步行速度的10倍以上，巡检时间大大缩短。传统的人工巡检需要定期排查设备外观是否完好、有无放电痕迹等信息，这是一个反复排查与核对的过程，无人机巡检避免了重复性的现场巡检排查[1],只需要提取重点部位照片。因此，与传统人工巡检对比，配电线路无人机巡检效率更高。

　　2.2 巡检质量更优

　　对比人工巡检，无人机巡检质量更优。以往人工巡检很大程度上取决于巡检人员的巡检经验，缺乏巡检经验，缺陷判断准确性就会大打折扣。而无人机巡检通过专业摄像设备进行高空高清拍照、信息提取，便于缺陷精准识别，减少了错判与漏判情况。特别是重点部位的拍照反馈与缺陷识别，精准度提升带来了持续优化的巡检质量。

　　2.3 巡检成本降低

　　电力建设中不少线路架设在偏远山区，自然环境恶劣，地形复杂，人工巡检难度大且危险系数高，巡检成本高。无人机巡检摆脱了地形、环境的影响，其于有效飞行距离内能实现配电线路及设备不同角度的照片拍摄，操作简单，巡检成本低。无人机代替工作人员，无需亲临每一个设备现场，作业安全更有保障。

　　3 配电线路无人机巡检的主要内容

　　配电线路无人机巡检应用广泛，巡检项目多，就当前来说主要集中于线路本体、避雷器、隔离刀闸和跌落式熔断器、柱上开关、台变及配电箱、电缆线路的引落引上线、郊区低压线路及设备、配电线路和设备发热情况、附属设施、通道及电力保护区范围的树障情况等方面。不同巡检对象下又对应更为具体的巡检项目，如配电网架空线路巡检中的绝缘子巡检[2],又对应伞裙破损程度、污秽程度、有无放电痕迹、钢帽有无裂纹断裂、绝缘子偏移程度、绝缘子固定导线的扎线松弛开断等具体项目。综合来说，配电线路无人机巡检事无巨细。

　　4 配电线路无人机巡检具体应用

　　4.1 杆塔本体巡检精细化

　　传统的人工巡检很难实现对配电线路细节问题的分析与质量把控，巡检局限性大。而无人机巡检让配电线路精细化运维落到实处。多旋羽翼无人机能在人工操控下完成杆塔各精细部位的高清拍照，基于高清图片分析有无细节缺陷。杆塔、绝缘子、架空导线、金具、接地装置等部位缺陷通过高清摄像一目了然。高清照片带来缺陷类型的精准判断与识别，以金具巡检为例，线夹断裂、裂纹、磨损、销钉脱落或严重锈蚀、发热；均压环、屏蔽环烧伤、螺栓松动、发热，防振锤跑位、脱落、严重锈蚀、阻尼线变形、烧伤，间隔棒松脱、变形或离位等缺陷细节判断更具参考性[3],当前应用无人机技术进行金具缺陷识别精准度达到了90%.精细化巡检能及时发现微小问题并做好信息记录，加强配电线路运行的危险预警。

　　4.2 通道巡检快速无遗漏

　　无人机巡检更实现了通道巡检效率的提升，且无遗漏。多旋羽翼无人机在配电线路杆塔上方10 m外进行飞行记录，对配电线路全线通道进行巡检，并准确反馈通道情况，配电线路运维人员可以依托历史档案数据和获取的当次反馈数据反复查看廊道情况，做好停电检修前的现场勘察。而无人机全线通道巡检可以重点排查违建物、大棚飘浮物、易燃易爆物、树竹隐患等，范围广、速度快、无遗漏，巡检结果可信度高。搭载了激光雷达装置的无人机通过三维建模可以对导线、树木、建筑物距离进行自动测量，以线路与通道的三维点云数据模型分析完成通道隐患的预警提示。走廊三维建模对比传统的照片判读，照片呈现更直观，判读更方便。在三维建模系统的支持下，也能高效快捷地获取可视化线路走廊图。

　　4.3 设备测温优势明显

　　配电线路无人机巡检在设备测温方面优势明显。搭载红外成像仪的无人机可以完成对杆塔金具、绝缘子、配电变压器等装置的近距离测温，能有效识别套管及高低压侧接线柱、油箱壳等部位温度过高的缺陷，及时发现导线靠近连接件侧部位、高压引线、导线上各类线夹、接驳点等温度过高的情况。其能较早地预警复合绝缘子基于芯棒受损引发的过热风险。而人工巡检因检测方向与绝缘子方向平行很难识别过热缺陷，无人机则利用与绝缘子方向相垂直的巡检方向实现了有效识别。

　　4.4 故障识别精准无干扰

　　传统的人工巡视故障识别往往基于主观判断，人力巡视时是使用在地面往上仰看的方式查找缺陷，瓷瓶、设备局部放电多见放电点位于设备中部、顶部的情况，单靠眼睛观察很难发现故障点，而要想采用人工巡视方式识别这类故障，需停电进行登杆检查，增加了人力、物力投入，且作业风险大，并伴有停电干扰。而无人机能从各个角度进行拍摄，通过配置高清相机及时储存巡检照片，为工作人员判断配电线路运行状态提供真实有效的信息参考，能够及时发现设备顶部、中部的放电点，继而及早发现缺陷，让巡检人员提前做好停电安排和材料准备。其对配电线路杆塔运行故障可以做出快速且准确的判断，能及时识别悬挂的异物[4],及时判断是否有绝缘子破损自爆的故障情况。搭载红外仪的无人机能重点关注周围表面温度发热异常点，并引入光谱图像分析检查线路是否存在故障，搭载探测与成像仪的无人机则可以及时识别出杆塔和配电线路的相关运行故障。

　　5 无人机巡检技术发展前景

　　基于无人机技术在配电线路巡检中的优势发挥及我国科技的创新发展，无人机巡检应用前景广阔而光明。在无人机巡检技术发展研究中首先要关注无人机性能的强化，特别是续航能力的稳步提升，使其在危险与复杂的环境中也能保持运行的稳定。其次，要重视无人机机型改进，针对其通道巡查、故障分析、测温等综合性功能应用，以机型改进实现无人机配电线路巡检某项功能应用专业化程度的提升，以不同装载配置实现不同环境的作业适应，专项功能优势更明显。最后要加大对无人机巡检模式的创新开发，从无人机自主控制、能源补给等方面着手，实现无人机线路巡检的全自动化。

　　配电线路无人机巡检技术智能化发展不可逆，而研究发展的重点及未来应用主要集中于智能立体巡检体系的建立，增加无人机巡检附加功能，使综合直升机、固定翼等无人机机型满足配电线路雷达扫描、测温、防外力、夜巡等多种巡检作业需求。拓展无人机巡检线路的数字化通道，提升其数据自动分析水平。创建无人机自动驾驶系统，以无人机航线记忆功能的实现，带来无人机全自动巡检。以图像识别技术的成熟化实现无人机巡检缺陷自动识别精准度的提升，并实现云台前端缺陷自动化判别及图片的自动化归类储存。在视频影像后处理技术的支持下，实现影像与二维坐标地图的融合，影像快速定位。

　　6 结语

　　配电线路无人机巡检技术的广泛应用，大大提升了配电线路运维管理的实效性，基于配电线路无人机巡检的多功能优势，必须重视无人机技术的研发。以配电线路运维管理的实际诉求，推动无人机巡检技术的专业化发展，实现其专项功能价值的最大化。

　　参考文献

　　[1]许勇。无人机巡检输电线路技术的应用分析[J].石化技术，2020,27（3）：137.

　　[2]曲达。小型多旋翼无人机在架空输电线路巡检应用探索[J].通信电源技术，2020,37（6）：281-282.

　　[3]罗炜，张海涛，张笑玲，等。配网线路集群无人机智能巡视技术研究与应用[J].科技创新与应用，2020（7）：146-147.

　　[4]王永昆，王栋，孙永杰，等。输电线路无人机巡检应用与展望[J].电工技术，2020（1）：76-77.