多旋翼无人机在输电线路巡检中的应用李晓斌

多旋翼无人机在输电线路巡检中的应用李晓斌

(国网江西省电力有限公司九江供电分公司江西省九江市332000)

摘要:随着经济的发展,人口增加,用电负荷增大,输电工程的数量也随之增多,电力线路加长,排列复杂,输电线路的垂直高度也在不断攀升。目前,应用人力巡检,一方面需要投入更多的巡检人员,投入更多的薪水支出;另一方面输电线路越来越多地向农村及山区普及蔓延,野外的不可测因素较多,也会给巡检人员的人身安全构成威胁。为解决人工巡检中面临的窘境,有部分地区开始推广无人机巡检技术,但无人机的应用过程中有许多事项需要注意。无人机的使用只是代替工作人员进行移动式观察,还需要专业人员不间断地进行监视,并没有真正解放人力。

关键词:多旋翼;无人机;输电线路;巡检

一、多旋翼无人机线路巡检的优势

人工巡视一般依靠肉眼、望远镜、红外热像仪等装备观察输电线路的外观和发热情况,通过测距仪测算安全距离是否满足规程要求。受设备以及地形的限制,人工巡视倾向于基础、接地装置的检查。目前空中巡视多采用载人直升机进行,能够发现金具销钉脱落、金具锈蚀、导地线断股、防震锤位移等地面不易发现缺陷。超高压某局在2015年3月~5月对所辖西电东送主网架巡检缺陷统计如图1所示。

由此可见,空中巡视可以有效的与人工巡视进行互补,但载人直升机巡视受高成本、空域限制等因素较多。

无人机电力巡线系统一般由4个部分组成,包括无人机平台及数据获取系统、地面测控站、数据通信系统及地面数据处理系统等。利用无人机搭载巡检设备进行巡线,有以下优势。

①与人工巡线相比,不受地形限制,可以多角度、近距离的观察导地线、金具、绝缘子等设备。提高了巡线效率,可对巡检信息进行异地分析,降低人工劳动强度,减少作业风险。

②不受地理环境、气候条件限制。在人员难以到达的区段,部分时段可能受自然灾害影响人员巡检的区段,或较为恶劣的气候条件下,利用多旋翼无人机可在开展日常巡检和故障巡检工作,安全性及机动性能高。

③可实现快速巡线,通过多旋翼无人机的悬停技术,操作巡检仪器对输电线路、杆塔、导地线、金具等元器件存在的缺陷进行监测、摄像、拍照,并实时回传至地面测控站进行决策分析,为后续缺陷处理工作提供技术支持。

④携带、运输方便、灵活,作业效率高。多旋翼小型机可以随身携带,其他多旋翼无人机可随巡线车、巡线人员一起到达现场。作业准备时间短,现在80%以上多旋翼无人机都可实现90秒起飞作业,作业完毕后,可快速转移到下一个作业点。

⑤功能扩展丰富。无人机作为一个搭载平台,通过配备不同的监测设备可使无人机具有丰富的扩展功能,如查找输电线路基础、塔身、横担、导地线、绝缘子、金具中存在的缺陷,检测输电线路走廊超高树木、建筑等。

二、结合实例分析其具体的运用情况

通常情况下,人工方式对输电线路实施巡检会存在许多问题。例如在超高压的环境下,对人工的安全带来较大的威胁,此外,输电线路经过较为复杂的环境下,人工巡检工作难以高效开展。而无人机则可以有效弥补这一缺陷,从而提升巡检工作的效率。下面结合实例分析无人机在输电线路的巡检工作中运用情况。

2.1做好现场的勘查以及航前的准备工作

人们采用无人机实施巡检工作中,需要对应的工作人员做好执行现场的工作,第一,无人机在开展任务之前,需要机组人员真实的核对输电线路的情况、杆塔中的双重称号情况,并能够和现场环境确认之后选择满足条件的人机飞器;第二,加强飞行巡视,在外控手中需要保障增稳模式才能够有效控制对应的无人机飞行情况,如果在靠近杆塔的情况,则需要保持其距离导地线一定的位置实施拍摄,此时就需要控制好无人机和杆塔、导地线等之间的距离,通常情况要保障其在2m左右;第三,在航后之后人们可以整理影像资料,工作人员及时整理以及汇报巡检的结果。

2.2对输电线路故障点的巡检情况

通常情况下,输电线路中悬垂的绝缘子串在遭受雷电击之后,会导致其横担侧和导线侧中的绝缘子发生烧伤的情况,并且在横担侧中的挂点间还在连接点位置存在烧伤的痕迹,导线或者是悬垂线夹位置都有十分明显放电的痕迹,针对此情况,如果输电线路在安装均压环的情况,此时的均压环也会出现明显烧伤的迹象。针对这些故障问题,仅仅依靠人工检查不仅难以掌握其具体情况,而且人工还会受到视角限制而导致巡检工作无法开展。一般情况下,通过人工登检的方式,杆塔的侧绝缘子串难以实施有效检查,甚至有的时候会出现盲区。然而,运用多旋翼的无人机则可以有效提升巡检的效率,同时在巡检工作中也会获得良好的效果。例如二零一五年对超高压的甲线的故障发生跳闸情况而运用多旋翼的无人机开展巡检工作,首先组织运维单位安装无人机平台,然而反射无人机实施故障巡视。在故障巡视中,花从甲线中的71号下相其塔头端的合成绝缘子中伞裙和导线端都发现明显的烧伤痕迹。此外,在7l号塔中的呼高二十三米高出,绝缘子实施单联V串的复合绝缘子串,其杆塔的位置在海大约为199.8米位置,而且周围是灌木丛,无人机在巡检工作中,可以直接在260米的位置中而选取对应的空地实施故障的巡检工作,经过大约一个小时就可以完成工作,同时无人机的拍摄故障信息也十分清晰。

2.3针对地线断股缺陷巡检

国网中的超高压线路发生故障之后,采用“无人机”实施巡检,同时配合人工检查的方式,人工排查人巡主要运用的是高倍望远镜收集情况,即发现500kV的1线中352号第9、第10排的位置中出现光缆断股的情况,但是此档距大约是1123米,其跨度非常大,而且光缆和地面之间的距离也非常远,人工难以判断其断股的具体数目。在此情况下可以采用无人机实施巡检,其具有快速以及灵活优点,因此,工作人员快速启动无人机。机型的选择主要考虑的是其具有便携便利,同时拍照的效果也十分良好,在起降点以及搭建平台完成之后,无人机就可以开展巡检工作,在边导线的外侧50米左右空地中可以快速找到缺陷的具体位置,同时无人机所搭载的高清相机可以快速拍摄输电线路中的发生断股情况的图片,并能够实时的传输至地面的工作站,此时,位于地面的操作人员就能够通过无人机所提供的图像信息而分析故障情况。本处的断股一共是三股,结合无人机的航拍而收集地形地貌情况,进而对工作人员制定解决方案带来积极作用。

结语

由于多旋翼的无人机具有操控简单、机型多以及机动灵活等特征,将其运用在输电线路的巡检工作中可以取得良好的效果,同时也极大限度提升输电线路的巡检工作的效率。除此之外,在实施精细化的巡视以及故障点的查找工作中都具备显著的效果,此方式不仅可以帮助人工巡检工作减轻工作压力,而且还极大提升人工巡检工作的安全性。在当前输电线路架设越来越多的情况下,实施巡检工作运用多旋翼的无人机在节约成本方面也具有积极作用。

参考文献:

[1]刘国崇,贾继强.无人机在电力系统中的应用及发展方向[J].东北电力大学学报,2012.

[2]张侃.多旋翼无人机在输电线路巡检中的运用及发展[A]现代工业经济和信息化,2013.

[3]熊典,向文祥,王斌,邓荣军,高压输电线路多旋翼无人机巡线技术及应用[C],2013.

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