無(wú)人機電力巡檢應用詳解

　　“十二五”期間，我國電網(wǎng)建設經(jīng)歷了高速發(fā)展的階段，規模已躍居世界首位。目前我國已經(jīng)建成了六大跨省區的電網(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(xiàn)路總長(cháng)度超過(guò)了115萬(wàn)千米，500KV及以上的輸電線(xiàn)路已成為各區電網(wǎng)輸電主力。我國的國土幅員遼闊，地形也相對復雜，丘陵較多、平原較少，加上氣象條件的復雜多變，給跨區電網(wǎng)和超高壓輸電線(xiàn)路工程的建設帶來(lái)一定難度，加上建成之后的維護與保養，僅僅依靠現有的檢查手段和常規測試并不能滿(mǎn)足高效快速的要求，也不能達到很好的效果。無(wú)人機技術(shù)的運用，能夠很好的完成電力巡檢和建設規劃任務(wù)，自然能得到電力企業(yè)的認可及大規模應用。

　　技術(shù)標準

　　2013年，中國民用航空局（CAAC）下發(fā)《民用無(wú)人駕駛航空器系統駕駛員管理暫行規定》，業(yè)界普遍認為這代表著(zhù)邁出了無(wú)人機規范管理邁出了第一步。

　　在電力行業(yè)，無(wú)人機主要被應用于架空輸電線(xiàn)路巡檢，為此國家電網(wǎng)發(fā)布了Q/GDW 11383-2015《架空輸電線(xiàn)路無(wú)人機巡檢系統配置導則》、南方電網(wǎng)發(fā)布了《架空輸電線(xiàn)路機巡光電吊艙技術(shù)規范（試行）》、中電聯(lián)發(fā)布了DL/T 1482-2015《架空輸電線(xiàn)路無(wú)人機巡檢作業(yè)技術(shù)導則》，對無(wú)人機巡檢系統及光電吊艙進(jìn)行規范。

　　系統概述

　　根據國家電網(wǎng)發(fā)布的Q/GDW 11383-2015《架空輸電線(xiàn)路無(wú)人機巡檢系統配置導則》，無(wú)人機巡檢系統指利用無(wú)人機搭載可見(jiàn)光、紅外等檢測設備，完成架空輸電線(xiàn)路巡檢任務(wù)的作業(yè)系統。

　　無(wú)人機巡檢系統一般由無(wú)人機分系統、任務(wù)載荷分系統和綜合保障分系統組成。無(wú)人機分系統指由無(wú)人駕駛航空器、地面站和通訊系統組成，通過(guò)遙控指令完成飛行任務(wù)。任務(wù)載荷分系統指為完成檢測、采集和記錄架空輸電線(xiàn)路信息等特定任務(wù)功能的系統，一般包括光電吊艙、云臺、相機、紅外熱像儀和地面顯控單元等設備或裝置。綜合保障分系統指保障無(wú)人機巡檢系統正常工作的設備及工具的集合，一般包括供電設備、動(dòng)力供給（燃料或動(dòng)力電池）、專(zhuān)用工具、備品備件和儲運車(chē)輛等。

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

　　系統特點(diǎn)

　　無(wú)人機可垂直起飛和降落，無(wú)需任何輔助裝置，不需要專(zhuān)門(mén)的機場(chǎng)和跑道，對環(huán)境要求極低，可在野外隨處起飛和降落。

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

　　無(wú)人機速度可控范圍大，智能化程度高，可實(shí)現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，有較強的容錯能力；系統性能穩定可靠、機動(dòng)靈活，運營(yíng)成本低。

　　無(wú)人機光電吊艙可搭載設備豐富，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)溫度異常變化對比值，發(fā)現隱蔽性較強的發(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)生和增強間接評估運行設備的絕緣狀況和及時(shí)發(fā)現絕緣設備的缺陷。紫外成像儀和紅外熱像儀是一種互補性技術(shù)，結合傳統可見(jiàn)光巡線(xiàn)，能夠大大提高故障點(diǎn)檢測的準確性，為故障搶修贏(yíng)得寶貴的時(shí)間。

　　應用價(jià)值

　　無(wú)人機在電力行業(yè)的應用，除了實(shí)現線(xiàn)路巡檢外，還能輔助實(shí)現線(xiàn)路架設和線(xiàn)路規劃。

　　線(xiàn)路巡檢

　　線(xiàn)路的維護與巡檢在電力系統中有著(zhù)相當重要的作用，也得到了更多電力專(zhuān)家的重視。通過(guò)相關(guān)的數據和圖像資料可以清楚看到，在觀(guān)察設備外觀(guān)情況時(shí)，無(wú)人機技術(shù)可以起到相當關(guān)鍵的作用，通過(guò)無(wú)人機，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(xiàn)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)人機應用在電網(wǎng)災后故障巡檢。當災害導致道路受阻、人員無(wú)法巡檢時(shí)，無(wú)人機可以發(fā)揮替代作用，開(kāi)展輸電線(xiàn)路巡查，準確定位桿塔、線(xiàn)路故障，且視角更廣，能避免“盲點(diǎn)”。無(wú)人機巡檢提高了電力維護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(xiàn)效率高出40陪。在巡檢過(guò)程中，還可通過(guò)無(wú)人機清除線(xiàn)路上的風(fēng)箏、氣球、塑料袋等異物。

　　線(xiàn)路架設

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

　　線(xiàn)路規劃

　　無(wú)人機的測繪系統有很多優(yōu)點(diǎn)，包括實(shí)時(shí)性、成本低、響應快、靈活度高等特點(diǎn)。和普通的航空遙感與衛星遙感相比，優(yōu)勢更加明顯，它可以在低空取得光學(xué)圖像、地形圖像、輸電線(xiàn)路圖像，是其他測繪、監測方式不能取代的。在對各類(lèi)輸電線(xiàn)路進(jìn)行走廊規劃時(shí)，需對規劃區域進(jìn)行詳細的信息采集和測繪工作，最好的方式就是采用無(wú)人機測繪系統，不僅可以確保獲取數據的高效性，還可以在多方面降低環(huán)境對信息采集與勘測的影響。依據無(wú)人機采集的數據進(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，使區域規劃與線(xiàn)路走向更加合理，輸電線(xiàn)路的路徑得到優(yōu)化，有效降低國家對于輸電線(xiàn)路的建設成本。

　　應用展望

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

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