leyu浅谈无人机在10kV配网架空线路的应用前景自2011年起国家电网公司已开始研究无人机与人工协同巡检的模式,并陆续在系统内各地市进行试点,近年来系统内正大力推进开展无人机的推广使用。发达国家在无人机巡线技术领域位于领先水平,已开始着手后续的图像、数据处理方面的研究;相比之下近年来国内无人机仍主要位于硬件的开发层面,但技术发展趋势不容小觑,针对无人机在电力行业应用的研究也在不断开展。

　　随着电力市场不断改革,面向用户侧的配电网络设备结构愈加复杂;由于网架构建需要、专用工程接入和销户、新建工程用电需求等多方面因素的影响,配网设备异动较为频繁,且由于电压等级较低,配网线路设备间距较小,增加了配网巡视运维难度。传统配网作业模式较为单一,大多依赖人工自主作业,自动化、智能化程度有待提升。在主网输电线路巡检工作中,搭载可见光、红外传感器等模块的无人机巡检系统已成为日常巡检的主要手段,而当前无人机在配网架空线路中的应用并不广泛。随着无人机新技术的发展和配网智能化进程的推进,将不断改良的无人机应用于配网架空线路作业中能够有效提升工作效率,弥补当前工作模式中存在的不足。

　　按照不同平台构型来分类,常见无人机类型可分为固定翼无人机、无人直升机和多旋翼无人机三大平台。在无人机应用于电网巡线的早期阶段,综合对比无人直升机和固定翼机的功能特点,考虑到无人直升机具备原地垂直起降和定点悬停的功能,在电力线路巡线中更倾向于采用无人直升机开展作业[1]。随着多旋翼无人机不断发展,逐步成为主流无人机平台之一。固定翼无人机、无人直升机、多旋翼无人机性能特点分别为:购置成本。较低、较高、较低;飞行动力。油动、油动leyu官网、电动;续航时间(h)。3～4、4、0.5;抗风能力(级)。5、5、3～4;飞行速度leyu。较快、较慢、较慢;飞行距离。较远、中等、较近;成像精度leyu官网。较低、较高、较高。固定翼无人机适用于快速巡检,对线路走廊、树障及违章建筑隐患进行大范围排查;无人直升机具备悬停拍照功能,灵活性高,适合对杆塔、绝缘子、导线、金具等部位开展精细巡检;多旋翼无人机与无人直升机各方面参数较为接近,但相比之下无人直升机操作较为复杂、成本较高,机型不如多旋翼无人机小巧便携。综合考虑各类型无人机特点及在配网作业中的应用,多旋翼无人机具有一定的优势。

　　配网线路杆塔间跨越长度较短,多架设于人口密集区或郊区道路旁,部分配网线路位于山区或跨江架设;在配网架空线路中还安装有刀闸leyu官方网站、柱上开关、配电变压器等设备,结构复杂、类型众多。因此对应用于配网架空线路的无人机提出几点基本要求:可靠性高。机身小,坠机风险低;便携性强。装拆、携带方便,对起降场地要求低,可迅速开展作业;功能多样。可搭载多种检测模块,便于开展故障巡视和发现不同类型的设备隐患。为满足巡检方式多样性,无人机应能够搭载高速图像模块、红外、紫外成像传感模块、特高频、局放传感模块等模块,并满足相应技术参数配置要求[2]。各模块针对配网线路检测的主要故障类型为:可见光图像。导线断股、绝缘子断裂脱落、引流元件间隙过大、绝缘层破损、异物缠绕、杆号牌缺失等;红外成像。刀闸、电缆终端、线夹、导线接头等部位的发热故障;紫外成像。设备电晕放电情况;局放测试。配电变压器、电缆终端内部局部放电现象leyu官方网站。

　　受到地形制约、视角限制等因素影响,人工对配网架空线路开展巡视存在工作强度高、效率低下、环境险恶、覆盖面不足等缺点,巡视质量较差。利用无人机平台则无需考虑这些因素,可针对不同巡视需求对配网架空线路开展高效、安全的巡视工作。

　　对于设备运维的定期巡视,无人机可通过云台操控机身搭载的高清成像设备对杆塔及设备进行高分辨率leyu、全方位多角度拍摄,更加直观地掌握线路走廊情况。对于故障巡视,无人机可搭载检测模块实现对线路故障和缺陷的快速精准查找,并运用无线通信模块将图像实时回传给图像处理系统,利用图像识别技术和相应算法对缺陷进行检测[3];在基于LTE230电力专网的配网智能检测系统中,无人机还可作为信息中转站,通过无线通道接收配网智能终端及其他无线传感发出的无线信号及数据,并将收集到的信息暂时储存,巡检结束后返回基站由技术人员处理收集到的信息[4]。对于灾后应急抢险巡视,无人机可对道路阻塞、环境恶劣区域的设备进行巡视,运用航拍技术辅助运维人员迅速掌握配网线路及设备受损情况,降低人身伤害风险,提高抢修效率。

　　将无人机与VR技术结合能使飞行更加安全高效便捷,在电网应用中发挥更大优势[5]。VR技术可为操作人员提供身临其境的沉浸感,通过VR眼镜实时观看巡检过程中的影像,有助于提高操作人员对无人机周边环境和障碍物的感知能力,能够进一步改善避障效果,降低操作难度。近年来无人机公司正在不断研究改进无人机和VR的结合技术。在穿越机/竞速无人机领域就搭载了FPV(第一人称视角)设备,使飞手和赛事现场的观众能够通过无人机镜头实时观看飞行过程,体验坐在驾驶舱内的感觉。

　　配网架空线路开展综合检修、业扩工程、新建工程等工作需提前进行现场勘察,了解设备周边环境,审查安全措施是否符合现场实际条件。对于穿梭在农村建筑、山区池塘等复杂地形的配电线路,依靠人工沿线一根根杆塔进行勘察往往将耗费大量时间和精力leyu官网。搭载VR设备的小型无人机具备灵活轻便、噪音干扰小、危险系数低的特点,能够实现更加精准便捷的飞行,可应用于辅助工作负责人和工作票签发人开展现场勘察工作。既能快速收集现场信息,掌握线路交叉跨越、T接点、临近带电部位等情况,又能够减少无人机飞行噪音、意外坠机风险对周边居民造成的影响。目前公司系统内,变电运维人员已开始学习使用VR型无人机对GIS变电站开展设备巡视,此项技术具备可行性。

　　无人机自身搭载的高清广角摄像头可进行俯仰-90°到30°旋转,具有高空视角优势,在配网开展架空线路作业中可辅助进行安全管控。对于配网线路带电作业现场,如周边有较多树木、交叉跨越或邻近导线等复杂环境,运用无人机可为工作负责人和专责监护人提供更多方位视角,保障作业安全;后期随着泛在电力物联网和电力无线专网进一步构建完善,还可实现远程视频传输对作业现场进行可靠管控。对于违章施工对电力设备产生威胁甚至造成破坏的事件,可采用无人机进行喊话提醒和调查取证,便于配电部门进行后续的维权工作。

　　近年来在应用于配网架空线路的无人机技术领域涌现出许多新成果,作为搭载平台其具备的功能正向多元化发展,从而更好地适应各种配网工作需求。利用无人机可在智能配网架空线路领域辅助开展多项业务,能够有效减轻人员负担,降低作业风险,提高工作效率和质量,有利于提高配网供电可靠性,具有十分可观的应用前景leyu官方网站。