无人机在输电线路中的巡检应用

２０１２年４月第１５卷第４期　贵州电力技术　专题研讨　２０１２，Ｖｏｌ，１５，Ｎｏ．４　ＧＵＩＺＨｏＵ　ＥＬＥＣＴ砒Ｃ　ＰＯＷＥＲ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＳｐｅｅｉＭ　Ｒｅｐｏｔｓ　无人机在输电线路中的巡检应用　李钟宁，陈凤翔　（贵州电网公司输电运行检修分公司，贵州贵阳５５０００２）　摘要：无人机巡线方式与人工巡线、载人直升机巡线方式的比较；无人机巡线科技项目试验性飞行后，对适应输电　线路巡视工作的无人机机型选定；目前无人机巡线存在的局限性及改进建议，如改进建议得以实现，无人机巡线将　优越于栽人直升机巡线。　关键词：无人飞机；输电线路巡线；线路走廊　文章编号：１００８—０８３Ｘ（２０１２）４—００８３—０３中图分类号：ＴＭ７５文献标识码：Ｂ　随着电网的不断发展，长距离高压输电线路将　行快速巡视，对线路铁塔、金具、导地线等进行探测　越来越多，交叉跨越和沿线地理环境将越来越复杂，　摄像和故障识别。　线路走廊需穿越诸如湖泊水库、崇山峻岭、森林悬崖　等特殊区段，这些都给电力线路的巡检带来了很大　１　无人机巡线与其它巡线方式的比较　困难，寻求先进的电力线路巡检技术迫在眉睫。直　运检公司运行维护的贵州电网输电线路达　升飞机线路巡检是一种先进的巡线技术，但由于其　１０５００ｋｍ，途经山地达９０％以上。如果利用载人直　运行成本太高，不易推广，而无人驾驶遥控飞机（简　升飞机巡线，按照５万　飞行小时计算，每天巡视　称无人机）能够克服其弊端，因此无人机巡线技术　６ｈ，每飞行小时巡视３０ｋｍ线路，一个全程需费用近　是一种快速高效、前途广阔的先进巡线技术，必然成　２６２５万元，且易受空管、天气条件限制；采用人工巡　为电力巡线领域的一个研究热点。　线，按２人一组，每组每天巡视３ｋｍ，每组费用约　无人飞机应用于线路巡检的关键技术主要有：　０．１万元，共需３５００个组巡完全程，合计费用约３５０　飞行控制技术、机体稳定飞行技术、线路杆塔自动跟　万元，巡线效率低，人员登塔作业频繁，安全隐患大；　踪识别技术和摄像快速对焦成象技术。按其动力源　采用无人机巡线技术，快速机动，按８人一组算，每　区分为电力驱动和燃料驱动两类。无人机搭载高清　天巡视２０ｋｉｎ，需费用１万元，巡视全程约需５２５万　晰摄像设备，可以穿越高山、河流对输电线路沿线进　元。其对比如表１、表２所示：　表１　各种巡检方式运行成本比较表　・８３・　贵州电力技术　第１５卷　采购及使用成本　操作界面　航空管制　地形回避能力　导航方式　特高成本　复杂　可接受的低成本　简单，易掌握　无成文管制规则，应受管制　要求较低　有管制规则，由军方、及民航管制　要求较高　必须具备自主导航能力，不可依赖ＧＰＳ　要求较高　成本高，市场专一，技术已成熟　目前依赖ＧＰＳ导航，将来依靠租用卫星通道或　远程无线电传播实现远程电脑操控驾驶。　全天候飞行能力　市场需求　要求较低　成本低、潜力大，大量技术未开发　无人机巡线系统可解决人工巡线方式工作量　不易调速、飞行高度较高、起降方式采用滑跑起降和弹　大，效率低、可靠性差的难题，为管理部门提供准确　有效的决策信息，极大提高供电可靠性，具有重大社　会经济效益。　射起飞，降落采用滑降或伞降等方式，对起降场地要求　很高。无人固定翼可搭载专业照相机定时拍照。（２）　无人直升机飞行速度较慢，速度可灵活调节或空中悬　同时与载人直升机巡线比较，其性价比较高。　但目前无人机实际运用中有一定的局限性，载人直　停、飞行高度可以根据线路杆塔高差设置，可沿线路起　伏路径近距离飞行。在无干扰情况下，可实现２ｋｍ半　升机体现的优势如下：（１）载人直升机可以实时判　断缺陷，根据实际情况悬停多角度观察。无人机目　前还不能够实现远程地面控制功能，只能储存坐标　点参数自动导航飞行；飞行后收集视频图片资料单　一径内远程监控实时传送信息。可搭载相机、摄像机飞　行，起降方式为垂直起降，对起降场地要求不高。　结合两种机型的特点，提出如下看法：（１）固定　翼无人机由于飞行速度较快，且只能保持一定的海拔　高程飞行，在山区线路上所拍摄的相片效果不佳，对　于转角较多的曲折线路，由于速度过快甚至会出现线　路“盲拍”区段，获取的拍摄资料价值不高。固定翼无　人机比较实用于发现线路附近较大的目标，例如山　火、周边地质滑坡、覆冰状况等大概情况，由于速度　快，可用于防山火等应急响应。另外，装备专业的航　拍装置可用作线路路径航拍。但目前无人固定翼飞　机操控、自控系统还不是很完善，非专业人士操控飞　行风险很大。（２）无人直升机飞行速度可以根据实际　，不能反映线路各部位缺陷及详细信息。（２）载　人直升机搭载设备起飞重量较大，可以搭载防抖性　能优越的专业吊舱实现全程红外测温、可获得清晰　的高清视频及图片。目前使用无人机还不能搭载较　重测量设备（如红外仪等），只能搭载照相或摄像机　等轻型设备飞行；由于简易云台防抖性能差，所取得　的视频及图片清晰度不够，甚至较模糊，无法判断较　细微缺陷。（３）载人直升机巡线国家有相关规定可　执行，目前国家对无人机还没制定相关规定。如无　相关法规限制，无人机远程飞行风险较大。　情况灵活调节，按照预先储存设定的ＧＰＳ坐标和高　程飞行，以上两功能可实现无人直升机最大限度靠近　２无人机实际应用后的一些看法　在２０１０年底组织开展了无人机输电线路巡视　科技项目的实施。项目主要试验两种机型，分别是　无人固定翼飞机和无人直升机，该项目从开展到现　在分别对两种机型进行了两次试验试飞。　输电线路设备缓慢飞行进行拍摄，可进行近距离视频　实时观看，且无人直升机的垂直起降方式在山区相当　实用。无人直升机因承载重量较小目前还无法使用　专业防震装置，拍摄视频钭动较大。系统在自驾和手　动驾驶切换过程还不很稳定，有一定风险。　无人直升机在输电线路巡线应用上总体效果较　好，开发潜力较大。体现在：（１）无人直升机由于能　通过在输电线路上的几次试验性飞行，总结两种　机型的特点如下：（１）无人固定翼飞机飞行速度较快，　・８４・　第４期　李钟宁，等：无人机在输电线路中的巡检应用　最大限度地接近所巡视的线路设备，故巡视质量相　对较好。（２）飞行安全性优于固定翼无人机。（３）　实践表明，其在线路巡检时的飞行关键技术——飞　控技术、机体稳定飞行技术、杆塔自动跟踪识别技术　等方面相对较稳定。　输，便能视频后台远程操控无人机完成复杂的飞行、　航拍等动作——即远程后台驾驶无人飞机。　（２）提高自控系统贮藏容量：目前的自控系统　最多能贮藏１００个航点，飞机在完成较复杂飞行动　作时其有效距离受限，需加大自控系统储存容量，提　高储存航点数量，以增加无人机巡视性能。　因此建议使用无人直升机对山区输电线路进行　巡视　（３）提高有效荷载：通过加大无人直升机发动　机功率，使其有效荷载加大，以便搭载较大重量的先　进巡视设备，如搭载先进的可见光和红外检测设备　吊仓，通过先进的稳定陀螺装置，大幅提高摄像机和　红外仪等检测设备的巡视质量，另外为今后增加更　多用途奠定基础。　３　无人直升机巡线应用的改进建议　通过实际试验飞行，无人直升机也存在需改进　的关键问题，当这些问题得以改进，其巡线性能接近　载人直升机后，由于其低廉的运行成本，其应用前景　将比载人直升机更为广阔：　（１）加大飞控半径：通过加大无线控制距离，使　其操控半径加大，以提高实用性。据了解，目前国际　先进的民用无人机已达到控制半径１８０ｋｉｎ，如奥地　利Ｓ一１００型无人机。未来如能通过租用卫星通道　收稿Ｅｔ期：２０１２一Ｏ３—２６　作者简介：　李钟宁（１９７７一　），女，本科，中级职称，现从事计划管理工作。　（本文责任编辑：巫婵娟）　传输控制信号，实现图片、视频和控制命令远程传　Ｄｉｃｕｓｓ　ｏｎ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｕｎｍａｎｎｅｄ　Ｐｌａｎｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｌｉｎｅｓ　Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ　Ｌｉ　Ｚｈｏｎｇｎｉｎｇ，Ｃｈｅｎ　Ｆｅｎｇｘｉａｎｇ　（Ｇｕｉｚｈｏｕ　Ｐｏｗｅｒ　Ｇｒｉｄ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ａｎｄ　Ｅｘａｍｉｎｉｎｇ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｇｕｉｙａｎｇ　５５０００２　Ｇｕｉｚｈｏｕ，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｔｈｅｓｉｓ　ｃｏｍｐａｒｅｓ　ｔｈｅ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｌｉｎｅ　ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｓ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｕｎｍａｎｎｅｄ　ｐｌａｎｅ，ｌａｂｏｒ　ａｎｄ　ｍａｎｎｅｄ　ｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒ．Ａｆ－　ｔｅｒ　ｆｌｉｇｈｔｔｅｓｔ　ｏｆ　ｕｎｍａｎｎｅｄ　ｐｌａｎｅ　ｉｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｐｒｏｊｃｏｔｓ，ｉｔ　ｉｓ　ｎｅｅｄｅｄ　ｔｏ　ｃｈｏｏｓｅ　ｔｈｅ　ｐｌａｎｅ　ｔｙｐｅ　ｓｕｉｔａｂｌｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｌｉｎｅｓ　ｉｎｓｐｅｃ—　ｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ　ｍｏｄｅ　ｗｉｔｈ　ｕｎｍａｎｎｅｄ　ｐｌａｎｅ　ｗｏｕｌｄ　ｂｅ　ｓｕｐｅｒｉｏｒ　ｔｏ　ｍａｎｎｅｄ　ｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒ，ｉｆ　ｔｈｅ　ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｒｅｅｏｍｍｅｎ—　ｄａｔｉｏｎ　ａｒｅ　ｔｒｕｌｙ　ａｃｈｉｅｖｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄ：Ｕｎｍａｎｎｅｄ　Ｐｌｎｅ；Ｔｒａａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｌｉｎｅｓ　Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ；Ｌｉｎｅ　ｃｏｒｒｉｄｏｒ　（上接第８２页）　参考文献：　电力出版社，２００６．　［５］　李景禄，高压电气设备试验与状态诊断［Ｍ］，北京：中国水利　电力出版社，２００８．　［１］陈丕章，严烈通，姚若萍，电机电磁场理论与计算［Ｍ］，北京：　科学出版社，１９８６．　收稿日期：２０１２—０３—１８　［２］变压器制造技术丛书编审委员会，变压器试验［Ｍ］，北京：机　械工业出版社，２００５．　作者简介：　潘光琨（１９８５一　），男，本科，助理工程师，现从事高压电气试　验研究工作。　［３］胡启凡，变压器试验技术［Ｍ］，北京：中国电力出版社，２０１０．　［４］单文培，电力设备试验与故障处理实例［Ｍ］，北京：中国水利　（本文责任编辑：巫婵娟）　Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｔｅｓｔ　ｏｆ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ　Ｐａｎ　Ｇｕａｎｇｋｕｎ　（Ｋａｉｌｉ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｐｐｌｙ　Ｂｕｒｅａｕ，Ｋａｉｌｉ　５５６０００，Ｇｎｉｚｈｏｕ，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ　ｈｉｇｈ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｔｅｓｔ　ｏｆ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ　ｅｎｃｏｕｎｔｅｒｅｄ　ｓｏｍｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ａｒｅ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ，ｃｌａｓｓｉｉｆｅｄ　ａｎｄ　ａｎ—　ａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ　ｈｏｗ　ｔｏ　ａｖｏｉｄ　ａｎｄ　ｓｏｌｖｅ　ｔｈｅｓｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ａｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ａｒｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄ：ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ；ｈｉｇｈ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｔｅｓｔ；ｔｅｓｔ；ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ　・８５・