论文部分内容阅读
摘要：随着科技不断进步，如今的输电线路巡检的手段也在持续升级。无人机技术当前已经广泛应用于人们生产生活的多个层面，运用该技术代替传统输电线路巡检工作，符合当前电力工作需求。具体巡检过程汇总，多旋翼无人机是比较常用的，可以明显提高输电线路巡检效率，减轻巡检人员压力。
关键词：多旋翼无人机;输电线路巡检;运行维护
我国电力事业不断进步，在电网设备运行维护上也在持续引入先进技术。随着经济迅速发展，电网覆盖面愈加广泛，为人们生产生活带来便利，但是在输电线路巡检方面，却带来新的挑战。传统输电线路巡检方法效率低下，不适应当前电网要求。采用多旋翼无人机进行巡检，可迅速发现输电线路运维问题，提高巡检效率和安全性。
一、无人机概述
无人机，也就是无人驾驶飞机，由无线电遥控设备和程序控制装置进行曹总，或者由车载计算机进行间歇自主操作。无人机比较适合危险、肮脏、较为简单的任务。在当前民用领域，无人机与各个行业相结合，在农业、航拍、环保、运输、救援、巡检等方面得到广泛应用[1]。
在电力巡检方面，因传统巡检方式完全依靠工作人员进行，效率较低，安全性差，而无人机技术就是一种安全可靠的巡检方式，让巡检的安全性和效率大大提高，并且在经济效益方面也做出贡献，能够较大限度地节省资源。当前较为常用的电力巡检无人机为多旋翼无人机，如图1所示。
二、多旋翼无人机的技术指标
（一）性能指标
多旋翼无人机是目前常规使用机型，总量一般5～10千克，也有少数质量更大的类型。多旋翼无人机的飞行速度可达60km/h，在飞行过程中可以做到悬停观察。多旋翼无人机因自身重量原因，续航时间一般在30分钟到1小时左右。多旋翼无人机的抗风能力较好，当风力在六级一下时，都可以做到正常飞行。多旋翼无人机可携带重量不超过2kg，因此其可携带的设备要严格控制质量[2]。当多旋翼无人机发生故障，只要将故障零部件拆卸即可完成维修，维修简便省时。
（二）可操作性
多旋翼无人机的操作一般由两人共同完成。两位操控者分别是主飞控师和副飞控师。飞控师要在无人机工作前做好准备，明确飞行任务。主飞控师负责操控无人机飞行过程，副飛控师操作无人机其他设备，如视频系统，通过视频系统进行输电线路巡检。
（三）安全性
多旋翼无人机的飞行过程中几乎都是无人看管的，但是其自我保护性能较强，安全性较高。无人机可以自动起飞和降落，自动检查不同方位的障碍物，及时避开障碍物。无人机还可以根据指令一键返回。如果操作过程中存在失误，或者无人机电量不足，都能够做好设备保护[3]。
三、多旋翼无人机在输电线路巡检中的应用
无人机航拍飞行控制集中了多种技术的实际应用，包括飞行控制、通讯航拍、GPS导航、传感器技术等等。在电力巡检过程中，无人机面临的环境较为复杂，障碍多，地形差别大等问题都会给无人机巡检带来困难[4]。实际操作过程中，应根据当地输电线路情况进行先期模拟，由飞控师系统巡检工作人员做好巡检方案，再开展巡检，保证无人机输电线路巡检的高效。
在输电线路巡检中，电网维修公司使用多旋翼无人机开展输电线路运维工作。无人机主要材料为碳纤维复合材料，由双路复合供电，飞行中的重量约6.5kg，飞行控制简便，行动非常灵巧，能够深入各种复杂环境进行输电线路巡检。多旋翼无人机在续航时间内可以进行拍摄，具备防抖功能。当风力地域6级是都可以开展巡检工作。
多旋翼无人机在巡检过程中，处于输电线路带电状态下就可以解决部分问题，如诊断输电线路的导线和地线的损坏情况，为缺陷处理提供依据;检查输电线路的导线、地线的上下挂点部件的连接是否存在问题;检查特殊区域内绝缘子串销钉等部件的缺失问题;检查导线、地线与其他部件连接处的磨损问题;寻找雷电直击故障点位。
国网山西某检修公司运用多旋翼无人机在输电线路常规巡视过程中，发现地线的塔杆在出口百米距离存在一个一米多的断股，需要马上处理。该故障发生未知处于崇山峻岭之中，四周都是沟壑。因地形条件限制，在地面仅可观测到断股，无法判断股出的其他损伤，观察细致程度不足，因此无法确定具体检修方案。经过研究，检修公司安排无人机对该故障进行航拍，通过航拍所得数据，确定断股故障具体情况，为后续处理提供支持。
四、无人机在输电线路巡检上的发展前景
到2020年，我国输电线路总里程数从五年前的115万公里，增加到159万公里以上。输电线路里程增加，而很多区域仍然采用人工巡检方式。应在电力巡检工作中推广无人机巡检方式[5]。随着无人机技术逐渐成熟，加之人工智能、计算机、自动化控制、传感器等方面的发展都在不断进步，无人机技术在输电线路巡检中可起到的作用越来越大。电力行业引入无人机工具代替人工巡检，无人机可以前往人力不便达到或者不安全的位置进行巡检。
在无人机巡检工作中，未来将不断提高数据采集的质量、频次，让数据传输标准化、实时化，向自动化和智能化的方向发展。将无人机机场的自动化程度提高，让无人机脱离飞控师与可以自行进行巡检操作。无人机由自动飞行算法控制，降低了操控难度。运用智能识别手段巡视巡检目标，通过大数据判定巡检目标问题，提高整体巡检效率。
无人机巡检在当前仍然是将巡检照片传回，由工作人员进行检查，不仅增加工作人员工作量，也极大依赖巡检工作人员的监视水平。未来发展趋势，人们可以运用智能综合检查放啊是，通过无人机的智能化系统，直接对巡检对象进行模拟，结合模拟图像进行分析，简化人为识别的过程。无人机也可以完成三维线路的建模工作。未来的无人机可以像直升机一样形成三维路线建模功能，实现电网三维建模，巡检过程可以充分利用电网三维模型支持巡检工作。
结语：由此可见，在输电线路巡检工作中，与人力巡检方式相比，无人机巡检的风险更低，更加节省资源，经济性更强，工作成本为载人直升机巡检方式的10%左右，无人机的巡检速度也更快，是人力巡检速度的10倍，并且无人机操作较为简单，巡检活动容易开展。多旋翼无人机在输电线路巡检工作中的优势明显，将在未来大规模替代人力巡检，完成危险性较高，难度较高的区域的输电线路巡检工作，提高整体巡检的科技含量，减轻巡检人员的工作难度和强度，应用前景广泛。
参考文献
[1] 傅荣宗， 丘文彪. 小型多旋翼无人机在架空输电线路巡检应用探索[J]. 科技创新与应用， 2018， 253（33）：176-177.
[2] 杨杰， 邵帅， 王凯，等. 多旋翼无人机在输电线路巡检中的应用局限及发展前景[J]. 电力与能源， 2018， 39（2）：173-176.
[3] 唐宁. 多旋翼无人机在输电线路巡检中的任务管理[J]. 华东科技（综合）， 2018.
[4] 麦俊佳， 郭圣， 徐振磊，等. 输电线路多旋翼无人机自动驾驶智能巡检系统[J]. 计算机系统应用， 2019.
[5] 严玲玲， 闻铖， 王身丽，等. 基于差分定位的输电线路多旋翼无人机智能巡检研究[J]. 中国设备工程， 2020.
关键词：多旋翼无人机;输电线路巡检;运行维护
我国电力事业不断进步，在电网设备运行维护上也在持续引入先进技术。随着经济迅速发展，电网覆盖面愈加广泛，为人们生产生活带来便利，但是在输电线路巡检方面，却带来新的挑战。传统输电线路巡检方法效率低下，不适应当前电网要求。采用多旋翼无人机进行巡检，可迅速发现输电线路运维问题，提高巡检效率和安全性。
一、无人机概述
无人机，也就是无人驾驶飞机，由无线电遥控设备和程序控制装置进行曹总，或者由车载计算机进行间歇自主操作。无人机比较适合危险、肮脏、较为简单的任务。在当前民用领域，无人机与各个行业相结合，在农业、航拍、环保、运输、救援、巡检等方面得到广泛应用[1]。
在电力巡检方面，因传统巡检方式完全依靠工作人员进行，效率较低，安全性差，而无人机技术就是一种安全可靠的巡检方式，让巡检的安全性和效率大大提高，并且在经济效益方面也做出贡献，能够较大限度地节省资源。当前较为常用的电力巡检无人机为多旋翼无人机，如图1所示。
二、多旋翼无人机的技术指标
（一）性能指标
多旋翼无人机是目前常规使用机型，总量一般5～10千克，也有少数质量更大的类型。多旋翼无人机的飞行速度可达60km/h，在飞行过程中可以做到悬停观察。多旋翼无人机因自身重量原因，续航时间一般在30分钟到1小时左右。多旋翼无人机的抗风能力较好，当风力在六级一下时，都可以做到正常飞行。多旋翼无人机可携带重量不超过2kg，因此其可携带的设备要严格控制质量[2]。当多旋翼无人机发生故障，只要将故障零部件拆卸即可完成维修，维修简便省时。
（二）可操作性
多旋翼无人机的操作一般由两人共同完成。两位操控者分别是主飞控师和副飞控师。飞控师要在无人机工作前做好准备，明确飞行任务。主飞控师负责操控无人机飞行过程，副飛控师操作无人机其他设备，如视频系统，通过视频系统进行输电线路巡检。
（三）安全性
多旋翼无人机的飞行过程中几乎都是无人看管的，但是其自我保护性能较强，安全性较高。无人机可以自动起飞和降落，自动检查不同方位的障碍物，及时避开障碍物。无人机还可以根据指令一键返回。如果操作过程中存在失误，或者无人机电量不足，都能够做好设备保护[3]。
三、多旋翼无人机在输电线路巡检中的应用
无人机航拍飞行控制集中了多种技术的实际应用，包括飞行控制、通讯航拍、GPS导航、传感器技术等等。在电力巡检过程中，无人机面临的环境较为复杂，障碍多，地形差别大等问题都会给无人机巡检带来困难[4]。实际操作过程中，应根据当地输电线路情况进行先期模拟，由飞控师系统巡检工作人员做好巡检方案，再开展巡检，保证无人机输电线路巡检的高效。
在输电线路巡检中，电网维修公司使用多旋翼无人机开展输电线路运维工作。无人机主要材料为碳纤维复合材料，由双路复合供电，飞行中的重量约6.5kg，飞行控制简便，行动非常灵巧，能够深入各种复杂环境进行输电线路巡检。多旋翼无人机在续航时间内可以进行拍摄，具备防抖功能。当风力地域6级是都可以开展巡检工作。
多旋翼无人机在巡检过程中，处于输电线路带电状态下就可以解决部分问题，如诊断输电线路的导线和地线的损坏情况，为缺陷处理提供依据;检查输电线路的导线、地线的上下挂点部件的连接是否存在问题;检查特殊区域内绝缘子串销钉等部件的缺失问题;检查导线、地线与其他部件连接处的磨损问题;寻找雷电直击故障点位。
国网山西某检修公司运用多旋翼无人机在输电线路常规巡视过程中，发现地线的塔杆在出口百米距离存在一个一米多的断股，需要马上处理。该故障发生未知处于崇山峻岭之中，四周都是沟壑。因地形条件限制，在地面仅可观测到断股，无法判断股出的其他损伤，观察细致程度不足，因此无法确定具体检修方案。经过研究，检修公司安排无人机对该故障进行航拍，通过航拍所得数据，确定断股故障具体情况，为后续处理提供支持。
四、无人机在输电线路巡检上的发展前景
到2020年，我国输电线路总里程数从五年前的115万公里，增加到159万公里以上。输电线路里程增加，而很多区域仍然采用人工巡检方式。应在电力巡检工作中推广无人机巡检方式[5]。随着无人机技术逐渐成熟，加之人工智能、计算机、自动化控制、传感器等方面的发展都在不断进步，无人机技术在输电线路巡检中可起到的作用越来越大。电力行业引入无人机工具代替人工巡检，无人机可以前往人力不便达到或者不安全的位置进行巡检。
在无人机巡检工作中，未来将不断提高数据采集的质量、频次，让数据传输标准化、实时化，向自动化和智能化的方向发展。将无人机机场的自动化程度提高，让无人机脱离飞控师与可以自行进行巡检操作。无人机由自动飞行算法控制，降低了操控难度。运用智能识别手段巡视巡检目标，通过大数据判定巡检目标问题，提高整体巡检效率。
无人机巡检在当前仍然是将巡检照片传回，由工作人员进行检查，不仅增加工作人员工作量，也极大依赖巡检工作人员的监视水平。未来发展趋势，人们可以运用智能综合检查放啊是，通过无人机的智能化系统，直接对巡检对象进行模拟，结合模拟图像进行分析，简化人为识别的过程。无人机也可以完成三维线路的建模工作。未来的无人机可以像直升机一样形成三维路线建模功能，实现电网三维建模，巡检过程可以充分利用电网三维模型支持巡检工作。
结语：由此可见，在输电线路巡检工作中，与人力巡检方式相比，无人机巡检的风险更低，更加节省资源，经济性更强，工作成本为载人直升机巡检方式的10%左右，无人机的巡检速度也更快，是人力巡检速度的10倍，并且无人机操作较为简单，巡检活动容易开展。多旋翼无人机在输电线路巡检工作中的优势明显，将在未来大规模替代人力巡检，完成危险性较高，难度较高的区域的输电线路巡检工作，提高整体巡检的科技含量，减轻巡检人员的工作难度和强度，应用前景广泛。
参考文献
[1] 傅荣宗， 丘文彪. 小型多旋翼无人机在架空输电线路巡检应用探索[J]. 科技创新与应用， 2018， 253（33）：176-177.
[2] 杨杰， 邵帅， 王凯，等. 多旋翼无人机在输电线路巡检中的应用局限及发展前景[J]. 电力与能源， 2018， 39（2）：173-176.
[3] 唐宁. 多旋翼无人机在输电线路巡检中的任务管理[J]. 华东科技（综合）， 2018.
[4] 麦俊佳， 郭圣， 徐振磊，等. 输电线路多旋翼无人机自动驾驶智能巡检系统[J]. 计算机系统应用， 2019.
[5] 严玲玲， 闻铖， 王身丽，等. 基于差分定位的输电线路多旋翼无人机智能巡检研究[J]. 中国设备工程， 2020.