無(wú)人機(jī)電力巡檢應(yīng)用詳解

　　“十二五”期間，我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)經(jīng)歷了高速發(fā)展的階段，規(guī)模已躍居世界首位。目前我國(guó)已經(jīng)建成了六大跨省區(qū)的電網(wǎng)，分別是南方、西北、華東、華中、華北和東北這六大電網(wǎng)，輸電線路總長(zhǎng)度超過(guò)了115萬(wàn)千米，500KV及以上的輸電線路已成為各區(qū)電網(wǎng)輸電主力。我國(guó)的國(guó)土幅員遼闊，地形也相對(duì)復(fù)雜，丘陵較多、平原較少，加上氣象條件的復(fù)雜多變，給跨區(qū)電網(wǎng)和超高壓輸電線路工程的建設(shè)帶來(lái)一定難度，加上建成之后的維護(hù)與保養(yǎng)，僅僅依靠現(xiàn)有的檢查手段和常規(guī)測(cè)試并不能滿足高效快速的要求，也不能達(dá)到很好的效果。無(wú)人機(jī)技術(shù)的運(yùn)用，能夠很好的完成電力巡檢和建設(shè)規(guī)劃任務(wù)，自然能得到電力企業(yè)的認(rèn)可及大規(guī)模應(yīng)用。

　　技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

　　2013年，中國(guó)民用航空局（CAAC）下發(fā)《民用無(wú)人駕駛航空器系統(tǒng)駕駛員管理暫行規(guī)定》，業(yè)界普遍認(rèn)為這代表著邁出了無(wú)人機(jī)規(guī)范管理邁出了第一步。

　　在電力行業(yè)，無(wú)人機(jī)主要被應(yīng)用于架空輸電線路巡檢，為此國(guó)家電網(wǎng)發(fā)布了Q/GDW 11383-2015《架空輸電線路無(wú)人機(jī)巡檢系統(tǒng)配置導(dǎo)則》、南方電網(wǎng)發(fā)布了《架空輸電線路機(jī)巡光電吊艙技術(shù)規(guī)范（試行）》、中電聯(lián)發(fā)布了DL/T 1482-2015《架空輸電線路無(wú)人機(jī)巡檢作業(yè)技術(shù)導(dǎo)則》，對(duì)無(wú)人機(jī)巡檢系統(tǒng)及光電吊艙進(jìn)行規(guī)范。

　　系統(tǒng)概述

　　根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)發(fā)布的Q/GDW 11383-2015《架空輸電線路無(wú)人機(jī)巡檢系統(tǒng)配置導(dǎo)則》，無(wú)人機(jī)巡檢系統(tǒng)指利用無(wú)人機(jī)搭載可見(jiàn)光、紅外等檢測(cè)設(shè)備，完成架空輸電線路巡檢任務(wù)的作業(yè)系統(tǒng)。

　　無(wú)人機(jī)巡檢系統(tǒng)一般由無(wú)人機(jī)分系統(tǒng)、任務(wù)載荷分系統(tǒng)和綜合保障分系統(tǒng)組成。無(wú)人機(jī)分系統(tǒng)指由無(wú)人駕駛航空器、地面站和通訊系統(tǒng)組成，通過(guò)遙控指令完成飛行任務(wù)。任務(wù)載荷分系統(tǒng)指為完成檢測(cè)、采集和記錄架空輸電線路信息等特定任務(wù)功能的系統(tǒng)，一般包括光電吊艙、云臺(tái)、相機(jī)、紅外熱像儀和地面顯控單元等設(shè)備或裝置。綜合保障分系統(tǒng)指保障無(wú)人機(jī)巡檢系統(tǒng)正常工作的設(shè)備及工具的集合，一般包括供電設(shè)備、動(dòng)力供給（燃料或動(dòng)力電池）、專用工具、備品備件和儲(chǔ)運(yùn)車(chē)輛等。

　　無(wú)人機(jī)巡檢系統(tǒng)包括無(wú)人直升機(jī)（按結(jié)構(gòu)形式一般分為單旋翼帶尾漿式和多旋翼式）巡檢系統(tǒng)和固定翼無(wú)人機(jī)巡檢系統(tǒng)。無(wú)人直升機(jī)按照空機(jī)質(zhì)量分為中型無(wú)人直升機(jī)和小型無(wú)人直升機(jī)。中型無(wú)人直升機(jī)指空機(jī)質(zhì)量大于7kg且小于等于116kg的無(wú)人直升機(jī)，一般是單旋翼帶尾漿式無(wú)人直升機(jī)，適用于中等距離的多任務(wù)精細(xì)化巡檢。小型無(wú)人直升機(jī)指空機(jī)質(zhì)量小于等于7kg的無(wú)人直升機(jī)，一般是電動(dòng)多旋翼無(wú)人機(jī)，適用于短距離的多方位精細(xì)化巡檢和故障巡檢。

　　系統(tǒng)特點(diǎn)

　　無(wú)人機(jī)可垂直起飛和降落，無(wú)需任何輔助裝置，不需要專門(mén)的機(jī)場(chǎng)和跑道，對(duì)環(huán)境要求極低，可在野外隨處起飛和降落。

　　無(wú)人機(jī)飛行精度高，可長(zhǎng)時(shí)間懸停、前飛、后飛、側(cè)飛、盤(pán)旋等。多旋翼無(wú)人機(jī)能在平原、湖泊、高山等地形地貌下飛行巡檢，可以利用空中優(yōu)勢(shì)，全方位、高精度檢查輸電線路運(yùn)行情況，因此能夠很好地彌補(bǔ)人工巡檢的不足。

　　無(wú)人機(jī)速度可控范圍大，智能化程度高，可實(shí)現(xiàn)程控自主飛行及自動(dòng)返航等多種先進(jìn)功能；操作十分簡(jiǎn)便有效，有較強(qiáng)的容錯(cuò)能力；系統(tǒng)性能穩(wěn)定可靠、機(jī)動(dòng)靈活，運(yùn)營(yíng)成本低。

　　無(wú)人機(jī)光電吊艙可搭載設(shè)備豐富，除了可見(jiàn)光還有紅外熱像儀和紫外成像儀，在夜晚也能發(fā)揮作用。紅外熱像儀能夠通過(guò)溫度異常變化對(duì)比值，發(fā)現(xiàn)隱蔽性較強(qiáng)的發(fā)熱故障點(diǎn)；紫外成像儀能夠利用電暈和表面局部放電的產(chǎn)生和增強(qiáng)間接評(píng)估運(yùn)行設(shè)備的絕緣狀況和及時(shí)發(fā)現(xiàn)絕緣設(shè)備的缺陷。紫外成像儀和紅外熱像儀是一種互補(bǔ)性技術(shù)，結(jié)合傳統(tǒng)可見(jiàn)光巡線，能夠大大提高故障點(diǎn)檢測(cè)的準(zhǔn)確性，為故障搶修贏得寶貴的時(shí)間。

　　應(yīng)用價(jià)值

　　無(wú)人機(jī)在電力行業(yè)的應(yīng)用，除了實(shí)現(xiàn)線路巡檢外，還能輔助實(shí)現(xiàn)線路架設(shè)和線路規(guī)劃。

　　線路巡檢

　　線路的維護(hù)與巡檢在電力系統(tǒng)中有著相當(dāng)重要的作用，也得到了更多電力專家的重視。通過(guò)相關(guān)的數(shù)據(jù)和圖像資料可以清楚看到，在觀察設(shè)備外觀情況時(shí)，無(wú)人機(jī)技術(shù)可以起到相當(dāng)關(guān)鍵的作用，通過(guò)無(wú)人機(jī)，電力部門(mén)相關(guān)人員可以清楚判斷重要部件是否受到損壞，保證輸電線路的安全，保障居民的用電。除正常巡檢和特殊巡檢，還可將無(wú)人機(jī)應(yīng)用在電網(wǎng)災(zāi)后故障巡檢。當(dāng)災(zāi)害導(dǎo)致道路受阻、人員無(wú)法巡檢時(shí)，無(wú)人機(jī)可以發(fā)揮替代作用，開(kāi)展輸電線路巡查，準(zhǔn)確定位桿塔、線路故障，且視角更廣，能避免“盲點(diǎn)”。無(wú)人機(jī)巡檢提高了電力維護(hù)和檢修的速度和效率，使許多工作能在完全帶電的情況下迅速完成，比人工巡線效率高出40陪。在巡檢過(guò)程中，還可通過(guò)無(wú)人機(jī)清除線路上的風(fēng)箏、氣球、塑料袋等異物。

　　線路架設(shè)

　　在輸電線路施工過(guò)程中，線路走廊長(zhǎng)、地形情況復(fù)雜，線路所經(jīng)地區(qū)山谷河流茂密森林，給線路架設(shè)帶來(lái)極大不便，工程實(shí)施困難重重。為有效緩解生態(tài)環(huán)境保護(hù)和架線施工的矛盾，可運(yùn)用無(wú)人機(jī)展放導(dǎo)引繩來(lái)架設(shè)線路。無(wú)人機(jī)首先沿線路上空飛行并施放一根輕質(zhì)高強(qiáng)引繩通過(guò)各基塔，然后利用這根輕質(zhì)引繩不斷牽引后續(xù)引繩，直至牽通一根三級(jí)引繩，并架設(shè)導(dǎo)線。通過(guò)這種方式，解決了人力展放導(dǎo)引繩的高強(qiáng)度和動(dòng)力傘展放導(dǎo)引繩著陸困難等問(wèn)題，也減少了線路通道的樹(shù)木砍伐，最大限度地保護(hù)了自然生態(tài)。

　　線路規(guī)劃

　　無(wú)人機(jī)的測(cè)繪系統(tǒng)有很多優(yōu)點(diǎn)，包括實(shí)時(shí)性、成本低、響應(yīng)快、靈活度高等特點(diǎn)。和普通的航空遙感與衛(wèi)星遙感相比，優(yōu)勢(shì)更加明顯，它可以在低空取得光學(xué)圖像、地形圖像、輸電線路圖像，是其他測(cè)繪、監(jiān)測(cè)方式不能取代的。在對(duì)各類(lèi)輸電線路進(jìn)行走廊規(guī)劃時(shí)，需對(duì)規(guī)劃區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)的信息采集和測(cè)繪工作，最好的方式就是采用無(wú)人機(jī)測(cè)繪系統(tǒng)，不僅可以確保獲取數(shù)據(jù)的高效性，還可以在多方面降低環(huán)境對(duì)信息采集與勘測(cè)的影響。依據(jù)無(wú)人機(jī)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析，能夠全面兼顧各方面因素，充分利用有限資源，使區(qū)域規(guī)劃與線路走向更加合理，輸電線路的路徑得到優(yōu)化，有效降低國(guó)家對(duì)于輸電線路的建設(shè)成本。

　　應(yīng)用展望

　　隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，無(wú)人機(jī)技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越成熟，利用無(wú)人機(jī)巡檢電力系統(tǒng)線路，不僅降低了在人工巡檢過(guò)程中出現(xiàn)的故障率，也有效的降低了電力企業(yè)的成本預(yù)算，還提高了電力巡檢工作的效率。

　　目前國(guó)家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)相關(guān)部門(mén)正在著力推進(jìn)無(wú)人機(jī)班組建設(shè)、完善各類(lèi)保障支撐體系，為無(wú)人機(jī)在電力行業(yè)的廣泛應(yīng)用做好全面準(zhǔn)備工作，無(wú)人機(jī)將迎來(lái)全面推廣應(yīng)用的新階段。