无人机在输电线路运维工作中的应用分析

旋翼无人机在输电线路运维工作中的应用分析

刘安畅

（国网北京市电力公司）

【摘要】高压架空输电线路作为电力传输的重要载体，担负着输送和分配电能的任务，联络各发电厂、变电站使之有效运行。架空输电线路工程施工主要包括基础建设和迁移改造，是电力施工中重要的组成部分。国家电网公司北京市电力公司所管辖35kV电压及以上线路有3000余公里，每年针对线路缺陷发现及消除上万件。对于铁塔上销钉级缺陷的发现仍停留在人工登检的基础上，发现率不高。在国网引入无人机巡检系统后，输电铁塔销钉级缺陷发现率有显著提高，对无人机在输电线路运维工作应用进行深入分析，有助于提高输电线路工作中的运维水平及管理效率。

【关键词】输电线路；无人机；运维管理

引言

本文从无人机类型入手，首先通过对无人机类型方面介绍无人机现况。然后，针对不同类型无人机自身特点与所运维输电线路进行匹配。主要通过无人机自身大小、续航能力、机载设备、稳定性、灵活程度，共五个角度入手对无人机在输电线路运维工作的应用进行分析。最后，通过对比国内外无人机在电力线路中的应用现状，布局无人机在输电线路未来方面的应用，于展望。

1旋翼无人机概况

1.1无人机背景

无人机（UnmannedAerialVehicle缩写：UAV）是利用无线电遥控设备和自备程序控制装置操纵的不载人飞行器。

从技术角度分，无人机可以分为两大类：一类是垂直起降性飞机（VerticalTake-OffandLanding，缩写：VTOL），另一类是非垂直起降性飞机。垂直起降性飞机主要包括：飞艇、单旋翼直升机和多旋翼直升机等，其中在输电线路运维工作中最为广泛应用的是多旋翼。

旋翼无人机其特有的垂直起降、可悬停的优势，使得飞机可以突破飞行跑道的限制，同时还可以适应各种复杂的起降环境，并且还可以从事各种各样的空中作业项目。其中单旋翼由于结构复杂，造价高，现阶段主要在一些军事领域进行应用。多旋翼结构简单、造价低、操控能力好。此外由于多旋翼飞机动力分散到多个机翼，且有动力冗余，有些甚至可以安装降落伞，从而拥有较高的安全系数，这就使得多旋翼无人机得意在输电线路复杂的电磁及周边环境下得以应用。

1.2无人机的分类

一般电力应用无人机按质量进行分类，无人机可分为大型无人机、小型无人机、轻型无人机和微型无人机。大型无人机，指空机质量大于5700kg的无人机，小型无人机，指空机质量小于或等于5700kg的无人机，但微型无人机与轻型无人机除外。轻型无人机指空机质量大于7kg，但小于116kg 的无人机，且全马力飞行中，校正空速小于100km/h,升限小于3000m。微型无人机，指空机质量小于等于7kg的无人机。

2 架空输电线路巡检状况

2.1传统巡检方式

目前线路巡检主要有人工巡检及有人机巡检构成。其中人工巡检主要靠巡视人员目测观察，该方法主要是依靠巡线人员携带各种检测工具（如望远镜、红外测温仪等）沿着输电线路行走，用肉

眼对线路进行观测，凭个人经验判断吸线路各种故障或者缺陷。这个方式效率及较低，且劳动强度大，同时存在精度不高、可靠性差等问题。

有人机巡检技术已发展成熟、制度相对完善。有人机巡检作业范围大，效率高且不受地形的限制。效率是人工巡检几十倍。但有人机巡检不足之处在于，首先，有人机体积较大，无法在杆塔或者输电线路下方进行飞行巡视。同时受飞行时间限制，不能长时间在杆塔上方悬停，杆塔上的小部件缺陷不能检查到位。其次，有人机巡视对驾驶员技术要求高，飞机一旦遇险，易造成人员伤亡事故。第三，从经济方面说，有人机通常造价高，无法大量的配备以满足日益增长的巡视需求。

2.2工无人机架空输电线路巡检

将无人机应用到电力巡检中有极其重要的意义，解决了传统人工巡检方式受巡检地形限制、人员安全无法保障、巡检结果判定受人为因素影响等方面的问题。通过引入无人机来进行巡线，既可以提高工作效率保证人员安全，又可以制定一个统一的量化标准，实现标准化作业。

3.无人机巡检典型应用

3.1小型旋翼无人机的巡检作业

小型旋翼无人机体积较小且有较好的悬停能力，可以有效的完成精细化巡检的作业要求。巡检内容可以涵盖常规巡检、故障巡检、缺陷复核、检修查勘、辅助验收、测温巡视、特高压直流线路满功率运行保障、防山火病患排查、通道巡视等任务

图1-1 应用无人机巡检发现杆塔右地线大号侧压接管弯曲

图1-2 应用无人机巡检发现杆塔 A 相小号侧耐张串塔身侧联板开口销缺失

3.2中型无人直升机的巡检作业

中型无人直升机巡线已成功在500kV线路及±660kV直流输电线路上进行应用。由于我国国土聊过、地形复杂、丘陵及山区较多，气象条件复杂，为了实现安全、可靠地供电，需要智能化、自动化、现代化水平较高的输电线路无人机只能巡检技术。在对500kV线路进行跨黄河飞行巡检作业中，通过飞跃700m跨黄河档，搭载可见光检测设备，及时发现了螺栓松脱等线路缺陷。该作业充分表明了中型无人机对高压输电线路具有较强的抗电磁干扰能力，可以在风速不超过4级的情况下平稳飞行，满足电力巡线要求。

4结论

本文结合现今实例分析，针对笔者所从事的电力行业无人机项目，采用理论分析和实践相结合的方式，对无人机在架空输电线路运维工作进行了分析，得出以下结论：

（1）小型旋翼机。体积小，质量轻，作业灵活，起降方彪，运输条件要求低，但续航时间短，充电时间长，可携带的观察检测设备单一，单次飞行完成的巡线工作量有限。此类机型可配备到巡线班组，跟随巡线班组深入线路现场，完成一些对与人工巡线有困难的任务，比如在人员难以到达的山峰或陡壁上完成线路检查；

（2）中型机。中型机的技术参数介于固定翼与小型旋翼之间，在体积、重量和续航时间等方面能得到较好的平衡，起降方便，可定点悬停，有利于详细观测线路缺陷。不受地形影响，机动灵活效率高，发现隐蔽性缺陷和铁塔瓶口以上缺陷能力强，巡视质量较高，可根据具体巡线任务匹配合适的无人机，或完成长距离高速巡线，或跟班组完成特定疑难任务；

参考文献：

[1]张祥全苏建军.架空输电线路无人机巡检技术.中国电力出版社,(2016).

作者单位：国网北京市电力公司

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